概要

数据库模式 ⭐⭐

ER模型 ⭐⭐⭐⭐⭐

关系代数 ⭐⭐⭐

规范化理论 ⭐⭐⭐⭐⭐

SQL语言 ⭐⭐⭐⭐

并发控制 ⭐⭐

数据库完整性约束 ⭐

一、三级模式-两层映射

二、数据库设计过程

需求分析 —- 数据流图（15下午题）、数据字典、需求说明书
概念结构设计 —- ER模型 （15下午题）
逻辑结构设计 —- ER转换关系模式
物理设计 —- 物理

三、ER模型

1：1 联系：可以联系合并至任意一端的实体关系模式中
1：n 联系：可将联系合并至n端的实体关系模式中
m：n 联系：联系必须单独转成关系模式

如果是 m:n:p ，最少可转换为多少个关系模式
4个：3个单独模式（ABC）+1个 S(A主键，B主键，C主键，xxx）

四、关系代数

关系S1、S2

1、并

2、交

3、差

4、笛卡尔积

5、投影

1、2位列数

6、选择

7、连接

===>>>

考：连接由 笛卡尔积、选择、投影 转换

1）笛卡尔积

2）选择
d S1.ID =w01,S2.ID = w01(S1xS2)
3）投影
π S1.ID,S1.NAME,S2.AGE (d S1.ID =w01,S2.ID = w01(S1xS2))

五、规范化理论

1、问题

数据冗余 === 修改异常、插入异常、删除异常

2、依赖-判断第几范式

关系模式 ：R(A,B,C)

1）部分函数依赖

AB ->C, A ->C（主键的一部分可以确定C）

2）传递函数依赖

A->B，B->C === A->C

3、键

超键：不仅有候选键还有冗余属性
候选键 ：标识数据的唯一性（例如：身份证、学号）
主键
外键

4、求候选键

1）有向图方式表示
2）找出入度为0的属性，以此为起点，去遍历有向图，若能遍历所有节点，则是候选键
3）入度为0的不能遍历所有节点，尝试中间节点（有入度也有出度）直到能遍历所有节点

5、主属性 与 非主属性

组成候选码的属性是主属性，非主属性

6、范式

1）1NF 第一范式

属性都是不可再分的数据项

2）2NF第二范式（没有部分依赖）

当且晋档关系模式是第一范式（1NF），且没一个非主属性完全依赖候选键（没有不完全依赖）时，是第二范式

3）3NF第三范式（没有传递依赖）

7、模式分解

1）保持函数依赖分解

R（A,B,C）
A -> B
B -> C
拆成关系 R1,R2 保持了函数依赖
R1(A,B)
R2(B,C)
拆成关系R1,R3 没有保持函数依赖，因为B->C验证不了
R3(A,C)

2）无损分解

无损，可以还原
有损，不能还原
例子1：
存在关系模式 ：
成绩 （学号，姓名，课程号，课程名，分数）
函数依赖：
学号 -> 姓名
课程号 ->课程名
（学号，课程号）-> 分数
若将其分解为：
成绩（学号，课程号，分数）
学生（学号，姓名）
课程（课程号，课程名）
判断其是否是无损分解？
答：
因为 学号 ->姓名，所以 成绩（学号，姓名，课程号，分数）
因为 课程号 -> 课程名，所以成绩 （学号，姓名，课程号，课程名，分数）

3）判断无损的方法

• 列表法
• 公式法（只适合一分二，分解了两个）

列表法
还是例子1的场景
规则：
横坐标为 被分解的各个关系
列坐标为 关系中的每个属性
在分解关系中的属性，就为a，否则为b
在分解关系中的属性，下标为当前列数，比如a1
不在分解关系中的属性，下标为所在行所在列，比如b12
当初始列表完毕后，如果发现在其他行中有a，本行中对应为b，可以将b 替换为a
替换列表完毕后，如果有一行全是a，则说明为无损，否则有损
初始列表为：

替换列表为:

公式法

• 如果 关系模式为R（A,B,C），一分为 R1（A,B）,R2（B,C），假设函数依赖关系为 A->B, B->C
• 先求R1,R2的交集 = B
• 再求 R1-R2 = A
• 再求 R2-R1 = C
• 看交集 与 （R1-R2）的结果，是否满足函数依赖，A->B
• 看交集 与 （R2-R1）的结果，是否满足函数依赖，B ->C
• 如果全部满足函数依赖，则为无损，否则为有损

  六、并发控制

  1、事务的四大特性 ACID

  1）原子性（Atimocity）

  事务所包含的所有操作，要么全部成功，要么全部失败回滚

  2）一致性（Consistency）

  事务执行前与执行后，保持一致的状态，
  举例 ：用户A 和用户B 加起来的钱一共为 5000元，无论A和B之间如何进行转账，都保持最终的结果为A和B的钱加起来一共为 5000元

  3）隔离性（Isolation）

  当多个用户进行并发访问数据库时（比如同时操作同一张表），数据库为每个用户开启一个事务，不被其他的事务进行干扰，多个并发事务之间进行相互隔离

  4）持续性（Durability）

  事务一旦被提交了，对数据库的改变是永久的，即使在数据库遇到系统故障的时候 也不会丢失事务提交的操作

2、采用锁机制来实现事务的隔离性

3、并发访问读数据会发生三种情况

1）幻读

• 当一个事务用一样的sql多次查询，结果每次查询都查到了一些之前没见过的数据。
• 事务A，发送一条SQL select * from table where id > 10
• 第一次查出来了10条数据
• 事务B又插入了几条数据，且事务B提交了

• 事务A第二次查出来了12条数据

  2）不可重复读

• A事务会对一条数据进行查询

• B事务、C事务对一条火速将进行更新
• A事务开启，读到的数据是A。然后B更新后，B提交事务，A还没提交
• A第二次查询到的值是B

• C值更新数据为C值，并且提交事务，A还没提交，第三次查询到的值是C

  3）脏读

• A更新了一行数据的值为A值，事务B去查询了一下这行数据的值，看到的是A值

• A没有commit ，B拿着A值去做了一些业务处理
• 此时A突然回滚了事务，导致他刚才更新的A值没有了
• 事务B紧接着再次查询到的数据就是NULL，这就是脏读

  4、三级封锁协议

  一级封锁协议

  事务在修改数据时必须先加X锁，在事务结束之后释放X锁。
  这样可以解决丢失修改的问题。因为不能有两个事务同时修改同一个数据，所以不会有修改被覆盖的问题。

  二级封锁协议

  在一级的基础上，要求读取数据A之前必须加上S锁，读取A之后立即释放S锁。
  这样可以解决读脏数据的问题。因为一个事务如果对A进行修改，必须先加X锁。其他事务就不能在数据A上加S锁，就不能读取A，也就不会读到脏数据。

  三级封锁协议

  在二级的基础上，要求在读取数据A之前加上S锁，在事务结束之后再释放S锁。
  这样可以解决不可重复读的问题。因为在事务结束前，数据A上一直有S锁，其他事务不能再在A上加X锁来修改A，在读取期间数据的值不会发生改变。

  5、两段锁协议

  加锁和解锁分两个阶段进行。
  两段锁协议可以解决幻影读的问题。事务遵循两段锁协议是可串行化调度的充分非必要条件。可串行化调度是指，通过并发控制，使得事务并发执行的结果和某个串行执行事务的执行结果相同。串行执行的事务之间互不干扰，不会有并发一致性问题

  七、数据库完整性约束

  1、实体完整性

  实体的完整性是通过主键（primary key）约束和候选键（candidate key）约束来实现的

  2、参照完整性（reference 或称作引用）

  外键

  3、用户自定义完整性

  4、触发器

  参考：https://www.jianshu.com/p/c4fc6bb828da

  八、数据库安全措施

  | 措施 | 说明 | | —- | —- | | 用户标识和鉴定 | 最外层的安全保护措施，可以使用用户账户，口令及随机数检验等方式 | | 存取控制 | 对用户进行授权，包括操作类型（增删改查）和数据对象（数据的范围）的权限 | | 密码存储和传输 | 对远程终端信息用密码传输 | | 视图的保护 | 对视图进行授权 | | 审计 | 使用一个专用文件或数据库，自动将用户对数据库的操作记录下来 |

九、数据备份

1、冷备份

静态备份，将数据库正常关闭，在停止状态下进行备份

2、热备份

动态备份，利用备份软件，将数据库正常运行状态下，进行备份
缺点：不能出错，不然很麻烦

3、根据备份的数量

1）完全备份

备份所有数据

2）差量备份

仅备份上一次完全备份之后变化的数据（恢复方便）

3）增量备份

备份上一次备份之后变化的数据

4、转储

1）静态海量转储

在系统中无运行事务的时候，每次转储全部的数据库

2）静态增量转储

在系统中无运行事务的时候，每次转储上一次转存后更新过的数据

3）动态海量转储

转储期间允许对数据库进行存取或修改，每次转储全部的数据库

4）动态增量转储

，每次转储全部的数据库，每次转储上一次转存后更新过的数据

5、日志文件

十、数据仓库与数据挖掘