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数据库原理概论理论知识点总结 数据库概论 ⼀.绪论 1.1 数据库系统概述 数据是描述事物的符号记录，是数据库中存储的基本对象。 数据的解释是指对数据含义的说明，数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分割的。 数据库是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的⼤量数据的集合。数据库具有永久存储，有组织和可共享三个基本特点。 数据库管理系统：数据库管理系统是位于⽤户与操作系统之间的⼀层数据管理软件。 DBMS主要功能：数据定义，数据组织、存储和管理，数据操纵。 数据库系统DBS（Data Base System，简称DBS）通常由软件、数据库和数据管理员组成。其软件主要包括操作系统、各种宿主语⾔、实⽤程序以及数据库管 理系统。 数据库管理技术经历：⼈⼯管理，⽂件系统，数据库系统三个⽅⾯。 数据库类型是根据（　数据模型　）划分的。 数据库系统的特点：数据结构化，数据的共享性⾼、冗余度低易于扩充，数据独⽴性⾼，数据由数据库管理系统统⼀管理和控制。 数据库系统的核⼼是数据库管理系统，数据库系统的核⼼和基础才应该是数据模型。 1.2 数据模型 数据模型是对现实世界数据特征的抽象，是数据库系统的核⼼与基础。分为两⼤类，属于不同层次，⼀类概念模型（信息模型），⼆类逻辑模型（有层次、⽹ 状等）和物理模型（数据最底层的抽象）。 层次模型以树结构表⽰数据间的关系，⽹状模型以图结构来表⽰数据间的关系，它们都是通过指针链接实现的。 现实世界 概念世界：DBA；概念世界 逻辑模型：DBA；逻辑世界 物理模型：DBMS； E-R图：⽅形（实体），菱形（关系）。 数据模型由数据结构，数据操作，数据的完整性约束三个部分组成。 1.3 数据库系统的结构 在数据模型中有型和值的概念，型是对某⼀类数据的结构和属性的说明，值是型的⼀个具体赋值。⼀个具体值也是⼀个实例。模式是相对稳定的，实例是相对 变动的。 三级模式：模式，内模式，外模式。模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有⽤户的公共数据试图。外模式也称⼦模式，⽤ 户可以看到使⽤的局部数据的逻辑结和特征的描述，是数据库⽤户的数据视图。外模式是数据物理结构和存储⽅式的描述，是数据在数据库内部的组织⽅式，且 ⼀个数据库只有⼀个内模式。 数据的独⽴性是指逻辑独⽴性和物理独⽴性。 外模式/模式映像提供了数据的逻辑独⽴性，数据的逻辑独⽴性是指⽤户的应⽤程序与数据库的逻辑结构是相互独⽴的，也就是说，数据的逻辑结构改变了，⽤ 户程序也可以不变。 模式/内模式影响提供了数据的物理独⽴性，数据的物理独⽴性是指⽤户的应⽤程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独⽴的，也就是说，数据在磁盘上的 数据库中怎样存储是有DBMS管理的，⽤户程序不需要了解，应⽤程序要处理的只是数据的逻辑结构，这样当数据的物理存储改变了，应⽤程序不⽤改变。 数据与程序之间的独⽴性使得数据的定义和描述可以从应⽤程序中分离出来。 外模式、模式在逻辑设计阶段得到，内模式在物理设计阶段得到。 ⼆.关系数据库 2.1 关系数据结构及形式化定义 关系模型包括单⼀的数据结构——关系，逻辑结构是⼀张扁平的⼆维表。 域是⼀组具有相同数据类型的集合。⼀个域允许的不同取值个数称为这个域的基数。 若关系中的某⼀属性组的值能够唯⼀标识⼀个元组，⽽且⼦集不能，则称该属性组为候选码。 关系可以有三种类型：基本关系，查询表，视图表。 关系数据库中，关系模式是型，关系是值。关系模式是对关系模式的描述，关系是元组的集合。 关系数据库的型称为关系关系数据库的模式，是对关系数据库的描述。关系数据库模式包括若⼲域的定义，以及在这些域上定义的若⼲关系模式。关系数据库 的值是这些关系模式在某⼀时刻对应的关系的集合，通常就称为关系数据库。 在关系模式R分解成数据库模式 ρ 时，谈论⽆损联接的先决条件是数据库模式ρ中的关系模式之间有公共属性，存在泛关系。 2.2 关系操作 关系运算包括选择、投影、连接以及除法。 集合运算是⼆⽬运算，包括并、差、交、⼴义笛卡尔积四种运算。 关系操作，操作的对象和结果都是集合。 关系数据语⾔：关系代数语⾔，关系演算语⾔（元组关系演算语⾔，域关系演算语⾔），具有两者双重特点（SQL）。 SQL语⾔是⼀种⾼度**⾮过程化**的语⾔。 投影是选取相应列组成新元组，连接在多个关系的笛卡尔积中进⾏筛选出的新关系，交运算是多个关系之间交集所产⽣的新的关系。 从关系中挑选出指定的元 组组成新关系的运算称为选取！ 2.3 关系的完整性 关系模型中有三类完整性约束：实体完整性，参照完整性，⽤户⾃定义完整性。其中前两者为关系的两个不可变形。 空值是"不知道"，"不存在"，"⽆意义"的值。 2.4 关系代数 ⾃然连接是构成新关系的有效⽅法。⼀般情况下，当关系R和S进⾏连接操作 数据库原理概论理论知识点主要涉及数据库系统的基本概念、数据模型、数据库系统结构、关系数据库以及相关的数据操作和完整性约束。 1. **数据库系统概述** - 数据是数据库的基础，是描述事物的符号记录，包括其语义。 - 数据库是存储在计算机中，有组织、可共享的大量数据集合，具备永久存储、有组织和可共享的特性。 - 数据库管理系统（DBMS）是介于用户和操作系统间的软件，负责数据定义、组织、存储和管理以及数据操纵。 - 数据库系统（DBS）由软件、数据库和数据管理员组成，包括操作系统、宿主语言、实用程序和DBMS。 2. **数据模型** - 数据模型是现实世界数据特征的抽象，分为概念模型（如E-R模型）、逻辑模型（如层次、网状）和物理模型。 - 层次模型以树结构表示数据间关系，网状模型用图结构表示，两者通过指针链接。 - 数据模型由数据结构、数据操作和完整性约束三部分构成。 3. **数据库系统结构** - 数据模型中包含型和值的概念，型定义数据结构和属性，值是具体的实例。 - 三级模式（模式、内模式、外模式）用于数据的逻辑结构、物理结构和用户视图的分离。 - 数据独立性包括逻辑独立性和物理独立性，保证了数据结构或存储方式变化时，应用程序不受影响。 4. **关系数据库** - 关系模型基于二维表，数据结构简单，逻辑结构清晰。 - 关系模式描述了数据的逻辑结构，关系是实际存储的元组集合。 - 关系数据库的模式包括域的定义和关系模式，值是关系的集合。 - 关系操作包括选择、投影、连接、除法等，SQL是一种非过程化的数据语言，支持这些操作。 5. **关系操作** - 选择操作选取满足特定条件的行，投影操作选择列，连接操作组合多个关系，除法操作找出满足一定条件的子集。 - 集合运算如并、差、交和笛卡尔积是二目运算。 6. **关系的完整性** - 完整性约束包括实体完整性（确保主键的唯一性）、参照完整性（引用其他表的键值必须有效）和用户自定义完整性。 - 空值（NULL）代表未知、不存在或无意义的值。 7. **关系代数** - 自然连接是一种连接操作，用于创建新关系，通常基于公共属性。 总结起来，数据库原理涵盖了从数据的基本概念到数据管理的高级机制，包括数据模型的选择、数据库系统的设计原则、数据的组织和操作，以及确保数据完整性的规则。这些理论是理解和设计数据库系统的基础，对于开发和管理数据库系统至关重要。