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### 数据库原理与SQL Server 2021详解 #### 一、数据库基础知识 ##### 1.1 数据库原理 **1.1.1 数据库基础概念** 数据库（Database，DB）是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。它不仅仅是一个存储数据的容器，还提供了一种管理和维护数据的方式。 **1.1.2 数据库类型** 随着计算机硬件、软件技术的发展以及数据需求的增长，数据管理技术经历了三个主要阶段： - **人工管理阶段**：早期的数据处理方式，数据不存储在长期存储设备上，而是通过程序直接读写磁盘。 - **文件系统阶段**：引入了操作系统文件系统，使得数据可以持久化存储，并支持基本的数据检索操作。 - **数据库管理系统阶段**：现代数据库管理系统的出现，不仅提供了更高效的数据存储方式，还引入了复杂的数据管理和查询功能。 根据不同的存储需求，数据库可以采用不同的系统模型，主要包括层次模型、网状模型和关系模型三种。 - **层次模型**：数据被组织成树形结构，每个节点最多有一个父节点，可以有任意数量的子节点。 - **网状模型**：允许每个节点拥有多个父节点，形成了复杂的网络结构。 - **关系模型**：将数据组织成二维表格的形式，每个表格代表一个实体，通过主键和外键建立实体之间的关联。 #### 二、关系数据库 **1.2.1 关系数据库组成** 关系数据库由数据表及其之间的关系构成。每个表代表一类实体，表与表之间的关联通过键码实现。 **1.2.2 基本术语** - **键码（Key）**：用于唯一标识表中记录的一列或多列组合。 - **主关键字（Primary Key）**：每个表必须有一个且只能有一个主键，用于唯一标识表中的每一行。 - **候选关键字（Candidate Key）**：能够唯一标识表中每一行的键码集合，但不一定被选为主键。 - **外关键字（Foreign Key）**：用于在两个表之间建立关联，它在一个表中对应于另一个表的主键。 - **公共关键字（Common Key）**：两个或多个表之间相容的属性或属性组，用于建立这些表之间的关系。 **1.2.3 完整性规则** 关系模型中有三种主要的完整性约束： - **实体完整性**：要求表的主键字段不能为空。 - **参照完整性**：确保外键引用的主键在对应的表中确实存在。 - **用户定义完整性**：用户自定义的规则，如限制字段的取值范围等。 #### 三、范式理论与E-R模型 **1.3.1 范式理论** 为了减少数据冗余并提高数据一致性，数据库设计时需要遵循一系列规范，即范式。范式共有六级，分别是第一范式到第五范式，以及BCNF（Boyce-Codd范式）。 - **第一范式（1NF）**：消除重复组。 - **第二范式（2NF）**：满足1NF的基础上，所有非主属性完全依赖于整个主键。 - **第三范式（3NF）**：满足2NF的基础上，所有非主属性不传递依赖于主键。 **1.3.2 E-R模型** E-R模型（Entity-Relationship Model）是一种概念模型，用于描述现实世界的信息结构。 - **实体（Entity）**：描述系统中需要存储的对象。 - **关系（Relationship）**：描述实体之间的联系，包括一对一、一对多、多对多关系。 #### 四、SQL Server 2021概述 **1.4.1 SQL Server发展简史** SQL Server是由微软公司开发的关系型数据库管理系统，自1989年发布以来，经过多次版本更新，不断完善和发展。 **1.4.2 SQL Server 2021数据库平台** SQL Server 2021平台具有以下特点： - **可信任**：提供强大的安全性和隐私保护。 - **高效的性能**：通过动态管理视图等特性提升数据库性能。 - **智能管理**：支持自动修复页面、增强的外键管理等功能。 - **简单易用**：简化了安装和开发过程，提供丰富的可视化工具和报表功能。 - **集成Office和SharePoint**：增强了与Microsoft Office和SharePoint的集成。 #### 五、SQL Server 2021新增功能与特性 **1.5.1 新的日期数据类型** SQL Server 2021引入了DATE、TIME、DATETIME2、DATETIMEOFFSET四种新的日期数据类型，提高了日期和时间数据的处理能力。 **1.5.2 LINQ语言** 通过支持LINQ（Language Integrated Query），SQL Server 2021提供了更加灵活和方便的数据查询方式。 **1.5.3 HierarchyID类型** HierarchyID类型用于存储层次结构数据，支持高效地进行层次查询。 **1.5.4 增强XML类型** 增强了XML数据类型的支持，使用户能够更方便地处理XML数据。 **1.5.5 Transact-SQL语言增强** 增加了对Transact-SQL语言的新特性和改进，提高了编程效率。 **1.5.6 报表服务** 加强了报表服务的功能，提供了更多的可视化选项和报表设计器。 #### 六、安装与配置 **1.6.1 安装SQL Server 2021** 安装SQL Server 2021之前需确保系统满足最低硬件和软件要求。 **1.6.2 配置SQL Server 2021** 配置步骤包括设置服务账户、网络协议、命名实例等。 #### 七、SQL Server 2021管理工具 **1.7.1 SQL Server Management Studio** SQL Server Management Studio是一个集成环境，用于访问、配置、控制和管理SQL Server组件。 **1.7.2 Business Intelligence Development Studio** Business Intelligence Development Studio是用于创建商业智能解决方案的集成开发环境。 **1.7.3 SQL Server配置管理器** SQL Server配置管理器用于配置SQL Server服务和客户端网络连接。 **1.7.4 SQL Server Profiler** SQL Server Profiler用于监视SQL Server事件，帮助诊断问题。 **1.7.5 数据库引擎优化顾问** 数据库引擎优化顾问提供自动化工具来评估和优化查询性能。 **1.7.6 Reporting Services配置管理器** Reporting Services配置管理器用于配置报告服务器和报告管理器。 **1.7.7 命令提示实用工具** 提供了一系列命令行工具，用于执行日常管理任务。 ### 补充内容 **OLTP和OLAP** - **联机事务处理（OLTP）**：主要用于处理日常的业务操作，支持快速响应。 - **联机分析处理（OLAP）**：主要用于支持复杂的分析操作，侧重于汇总数据的快速查询。 以上是关于数据库原理与SQL Server 2021的详细介绍，涵盖了数据库的基础概念、关系数据库的基本术语、范式理论、E-R模型、SQL Server 2021的新增功能及管理工具等方面的知识点。