计算机等级考试四级数据库工程师考试知识要点

一、数据模型 1.数据模型的三要素 （1）数据结构 数据结构是所研究的对象类型（Object Type）的集合。这些对象和对象类型是数据库的组成成分。一般可分为两类:一类是与数据类型、内容和其它性质有关的对象;一类是与数据之间的联系有关的对象。前者如网状模型中的数据项和记录，关系模型中的域、属性和关系等。后者如网状模型中的关系模型（set type）。在数据库领域中，通常按照数据结构的类型来命名数据模型，进而对数据库管理系统进行分类。如层次结构、网状结构和关系结构的数据模型分别称作为层次模型、网状模型和关系模型。相应地，数据库分别称作为层次数据库、网状数据库和关系数据库。 ### 计算机等级考试四级数据库工程师考试知识要点 #### 数据模型 - **数据模型的三要素** - **数据结构**：数据结构是数据库中所研究对象类型的集合，包括了构成数据库的所有对象和对象类型。它一般可以分为两大类： - 与数据类型、内容和其他性质相关的对象，例如在网状模型中包括的数据项和记录，在关系模型中的域、属性和关系等。 - 与数据间的关系有关的对象，比如网状模型中的集合类型(set type)。 - **数据模型分类**：根据不同的数据结构类型，数据模型可以分为多个类别。在数据库领域，通常依据数据结构的类型来命名数据模型，进而对数据库管理系统(DBMS)进行分类。主要类型有： - **层次模型**：采用树形结构表示实体及其之间的联系。 - **网状模型**：允许两个以上的结点之间存在多对多的联系。 - **关系模型**：采用二维表格形式表示数据及其之间的联系。 #### 数据视图与模式结构 - **数据视图与数据抽象**：数据视图是指用户看到的数据结构，而数据抽象则是指将复杂的现实世界信息简化成易于理解和操作的形式的过程。 - **三级模式结构**：数据库的三级模式结构是指数据库系统的外部视图、概念视图和内部视图之间的层次结构，包括： - **外模式**：面向最终用户的局部视图。 - **模式**：数据库的全局逻辑视图。 - **内模式**：数据库的物理存储视图。 - **二级映象与数据独立性**：二级映象指的是外模式/模式映象和模式/内模式映象，它们保证了数据独立性，即当数据库的物理存储结构改变时，不会影响到应用程序，同样，当逻辑结构变化时也不会影响到应用程序。 - **数据库系统体系结构**：数据库系统的体系结构是指其内部结构和组成部分的组织方式，通常包含数据存储层、查询处理和优化层以及用户接口层。 - **数据库管理系统(DBMS)**：DBMS是一种位于用户和操作系统之间的软件，用于管理和控制数据库的创建、使用和维护。 #### 数据库系统 - **数据库系统的功能**：主要包括数据定义、数据操纵、数据控制等功能。 - **数据库系统的全局结构**：包括单用户结构、主从式结构、分布式结构和客户/服务器结构等多种类型。 - **DBMS的工作步骤**：从用户发出SQL命令开始，经过词法分析、语法分析、语义分析、查询优化、代码生成等多个阶段，最后执行SQL命令并返回结果。 #### 数据库技术的发展和应用 - **数据库技术的发展**：随着信息技术的进步，数据库技术也在不断发展，如云数据库、NoSQL数据库等新兴技术不断涌现。 - **数据库的应用**：广泛应用于金融、医疗、教育、政府等领域，为数据管理和数据分析提供了强大的支持。 #### 数据库应用系统生命周期 - **生命周期模型**：数据库应用系统生命周期模型包括需求分析、系统设计、实现与部署、运行管理与维护等几个主要阶段。 - **需求分析**：通过调查和初步分析用户需求，识别系统的目标、功能需求、性能需求等，为后续设计提供依据。 - **系统设计**：根据需求分析的结果，进行概念设计、逻辑设计和物理设计等，构建系统的架构框架。 - **实现与部署**：通过编程实现设计，并完成数据库的构建、数据装载、应用程序编写等工作，然后进行测试和试运行。 - **运行管理与维护**：系统上线后进行日常运维，包括性能监控、优化调整、系统升级等。 #### 需求分析及功能建模方法 - **需求分析**：通过各种手段和技术来获取、分析、整理和确认用户的需求，确保系统能够满足实际需求。 - **功能建模方法**：如DFD(Data Flow Diagram)、IDEF0等方法，用来描述系统的功能流程和数据流，帮助理解系统的行为和结构。 #### 数据库概念设计及数据建模 - **概念设计**：包括数据库的概念设计任务、概念设计过程等内容，重点在于建立一个反映实体间关系的模型。 - **数据建模方法**：如E-R(Entity-Relationship)建模方法和IDEF1X等方法，用于构建数据模型，明确实体、属性和实体间的关系。 #### 关系数据库逻辑设计 - **关系模型**：介绍关系模型的基本概念，如关系、元组、属性等。 - **关系数据库设计理论**：涉及函数依赖、规范化设计方法等概念，用于指导关系数据库的设计。 - **数据库模式设计**：包括初始关系模式的设计、优化关系模式、数据完整性设计等方面的内容。 #### 存储技术与数据库物理设计 - **文件组织**：数据库物理结构、文件组织等内容。 - **文件结构与存取**：介绍不同类型的文件结构，如堆文件、顺序文件、聚集文件、索引文件和散列文件等，以及它们的存取方法。 - **索引技术**：索引的基本概念、有序索引的分类及其特点等。 - **散列技术**：散列文件、散列函数和桶溢出等概念。 - **数据库物理设计**：包括设计步骤、内容、逻辑模式调整、文件组织与存取设计、数据分布设计、安全模式设计以及系统配置和物理模式评估等环节。 #### 数据库应用系统功能设计 - **软件体系结构与设计过程**：介绍软件体系结构的基本概念和设计过程。 - **DBAS总体设计**：系统总体设计、软件总体设计以及客户/服务器体系结构等内容。 - **概要设计**：数据库事务概要设计等，涉及到具体的数据库事务处理策略。 计算机等级考试四级数据库工程师考试的知识点涵盖了从数据模型、数据视图与模式结构到数据库系统体系结构、数据库管理系统等多个方面，深入学习这些内容对于掌握数据库工程师所需的核心技能至关重要。