數(shù)據(jù)庫原理總結(jié)詳解

數(shù)據(jù)庫原理總結(jié)ppt課件當(dāng)前1頁，總共111頁。課程考核方式課程性質(zhì)：學(xué)位課，48學(xué)時(shí)考核方式和比重平時(shí)成績，20％作業(yè)，出勤，網(wǎng)教測試題附加作業(yè)，<=5分閉卷考試，80％當(dāng)前2頁，總共111頁。3考試題型填空題（每空1分，共計(jì)20分）判斷題（每題1分，共計(jì)10分）選擇題（每題1分，共計(jì)15分）簡答題（每題5分，共計(jì)15分）綜合題（共計(jì)20分）設(shè)計(jì)題（共計(jì)20分）當(dāng)前3頁，總共111頁。4內(nèi)容第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論第2章 數(shù)據(jù)模型第3章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫第4章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL第5章 查詢處理和查詢優(yōu)化第6章 數(shù)據(jù)庫的安全性第7章 數(shù)據(jù)庫的完整性第8章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)第9章 并發(fā)控制第10章關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論第11章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第12章數(shù)據(jù)庫編程當(dāng)前4頁，總共111頁。5第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論1.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展2.數(shù)據(jù)庫基本概念3.數(shù)據(jù)模型4.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)當(dāng)前5頁，總共111頁。6第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論1.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展人工管理階段(40年代中--50年代中)文件系統(tǒng)階段(50年代末--60年代中)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(60年代末--現(xiàn)在)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)獨(dú)立性高減少數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)共享統(tǒng)一的數(shù)據(jù)保護(hù)功能當(dāng)前6頁，總共111頁。7第1章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論2.什么是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫(DataBase,DB)是長期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的數(shù)據(jù)集合，它根據(jù)數(shù)據(jù)間的聯(lián)系組織在一起，具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，較少數(shù)據(jù)冗余，能夠?yàn)楦鞣N用戶共享它需要由一個(gè)軟件系統(tǒng)統(tǒng)一管理，這個(gè)軟件系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DataBaseManagementSystem,DBMS)對數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)、管理和應(yīng)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DataBaseSystem,DBS）當(dāng)前7頁，總共111頁。83.數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)特征的抽象，用來描述數(shù)據(jù)的一組概念和定義。數(shù)據(jù)模型的三個(gè)要素：(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)靜態(tài)特性的描述應(yīng)用所涉及的對象和對象具有的特征，對象間的聯(lián)系(2)數(shù)據(jù)操作對數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)特性的描述。主要分為更新和檢索兩大類具體包括檢索、插入、刪除、修改等(3)數(shù)據(jù)的完整性約束對數(shù)據(jù)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性的限定，反映了數(shù)據(jù)間的制約和依存關(guān)系是區(qū)別數(shù)據(jù)模型最主要的部分當(dāng)前8頁，總共111頁。94數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三級模式，外模式：是模式的子集，是用戶的數(shù)據(jù)視圖。模式（也稱邏輯模式）：是全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，獨(dú)立于應(yīng)用程序和物理存儲(chǔ)內(nèi)模式：是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方法當(dāng)前9頁，總共111頁。104數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三級模式結(jié)構(gòu)的二級映像目的：實(shí)現(xiàn)三個(gè)模式的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，外模式/模式映像一個(gè)模式對應(yīng)多個(gè)外模式，當(dāng)模式結(jié)構(gòu)改變，則只要修改外模式與模式間的映像關(guān)系，而不必修改外模式中的局部邏輯結(jié)構(gòu)，因而相應(yīng)的應(yīng)用程序亦可不必修改，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性模式/內(nèi)模式映像一個(gè)模式對應(yīng)一個(gè)內(nèi)模式。當(dāng)數(shù)據(jù)庫的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，僅需要修改模式與內(nèi)模式間的映像關(guān)系，而可以使模式保持不變，從而使應(yīng)用程序保持不變，提供了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性

當(dāng)前10頁，總共111頁。5.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的定義功能數(shù)據(jù)庫的操縱功能數(shù)據(jù)庫的保護(hù)功能數(shù)據(jù)庫維護(hù)功能11當(dāng)前11頁，總共111頁。12內(nèi)容第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論第2章 數(shù)據(jù)模型第3章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫第4章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL第5章 查詢處理和查詢優(yōu)化第6章 數(shù)據(jù)庫的安全性第7章 數(shù)據(jù)庫的完整性第8章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)第9章 并發(fā)控制第10章關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論第11章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第12章數(shù)據(jù)庫編程當(dāng)前12頁，總共111頁。13第2章數(shù)據(jù)模型1.E-R概念模型2.層次數(shù)據(jù)模型3.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型4.關(guān)系數(shù)據(jù)模型當(dāng)前13頁，總共111頁。14第2章數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫研究的一個(gè)核心問題。概念模型，按用戶的觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息建模。不涉及信息在計(jì)算機(jī)中如何表示；如實(shí)體-聯(lián)系模型邏輯模型按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ汀ο箨P(guān)系模型等物理模型它描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部的表示方式和存取方法，在磁盤或磁帶上的存儲(chǔ)方式和存取方法當(dāng)前14頁，總共111頁。151.E-R概念模型(1)實(shí)體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。(2)屬性：實(shí)體所具有的某一特征稱為屬性。(3)聯(lián)系：在現(xiàn)實(shí)世界中，事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)系的兩個(gè)實(shí)體集之間的三類聯(lián)系實(shí)體集1聯(lián)系名實(shí)體集2111:1聯(lián)系實(shí)體集1聯(lián)系名實(shí)體集2mnm:n聯(lián)系實(shí)體集1聯(lián)系名實(shí)體集21n1:n聯(lián)系當(dāng)前15頁，總共111頁。161.E-R概念模型概念模型的表示方法很多，最著名的是實(shí)體聯(lián)系模型,它由E-R圖來表示。E-R圖三個(gè)基本成分：實(shí)體、屬性和聯(lián)系（1）實(shí)體:用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。（2）屬性:用橢圓形表示（3）聯(lián)系：實(shí)體之間的聯(lián)系用菱形框表示，n學(xué)時(shí)數(shù)課程課程號課程名m選課姓名性別年齡成績學(xué)生學(xué)號當(dāng)前16頁，總共111頁。172.層次模型層次數(shù)據(jù)模型(hierarchicaldatamodel)是較早用于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的一種數(shù)據(jù)模型，它是按層次結(jié)構(gòu)來組織數(shù)據(jù)的。3.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀模型的結(jié)點(diǎn)間的聯(lián)系可以是任意的，任何二個(gè)結(jié)點(diǎn)間都能發(fā)生聯(lián)系，更適于描述客觀世界。將層次模型中對結(jié)點(diǎn)的限制去掉后就成為網(wǎng)狀模型。當(dāng)前17頁，總共111頁。184.關(guān)系數(shù)據(jù)模型在關(guān)系模型中，基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是二維表(1)關(guān)系（relation）關(guān)系是一張二維表，是由多個(gè)行和列組成的。一個(gè)關(guān)系可用來描述一個(gè)實(shí)體集(2)屬性（attribute）(3)域（domain）(4)元組（tuple）(5)鍵（key）鍵是一個(gè)或多個(gè)屬性組成的，能夠唯一標(biāo)識一個(gè)元組。一個(gè)關(guān)系中可能有多組屬性都能夠起到標(biāo)識元組的作用。因而，一個(gè)關(guān)系中可能有多個(gè)鍵.選擇其中的一個(gè)作為主鍵，其余為候選鍵當(dāng)前18頁，總共111頁。19內(nèi)容第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論第2章 數(shù)據(jù)模型第3章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫第4章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL第5章 查詢處理和查詢優(yōu)化第6章 數(shù)據(jù)庫的安全性第7章 數(shù)據(jù)庫的完整性第8章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)第9章 并發(fā)控制第10章關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論第11章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第12章數(shù)據(jù)庫編程當(dāng)前19頁，總共111頁。20第3章關(guān)系數(shù)據(jù)庫1.關(guān)系模型的基本概念2.關(guān)系代數(shù)3.關(guān)系演算域關(guān)系演算元組關(guān)系演算當(dāng)前20頁，總共111頁。21第3章關(guān)系數(shù)據(jù)庫1.關(guān)系模型的基本概念定義3.1給定一組集合D1,D2,…,Dn，它們可以是相同的。D1,D2,…,Dn的笛卡爾積為：

D1×D2×…×Dn={(d1,d2,…,dn)|diDi,i=1,2,…,n}所有域的所有值的一個(gè)組合，不能重復(fù)定義3.2D1×D2×…×Dn的任一個(gè)子集稱為D1,D2,…,Dn上的一個(gè)關(guān)系。n叫做關(guān)系的目或度(degree)當(dāng)前21頁，總共111頁。221.關(guān)系模型的基本概念無限關(guān)系在數(shù)據(jù)庫中是無意義的，因此限定關(guān)系代數(shù)數(shù)據(jù)模型中的關(guān)系必須是有限集合。關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，關(guān)系都是規(guī)范化的，具有如下性質(zhì)：(1)每一列中的值是同類型的數(shù)據(jù),來自同一個(gè)域(2)不同的列可以有相同的域，每一列稱為屬性，用屬性名標(biāo)識。(3)列的次序是無關(guān)緊要的。(4)元組的每個(gè)分量是原子的,是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)(5)元組的次序是無關(guān)緊要的。(6)各個(gè)元組是不同的，即關(guān)系中不允許出現(xiàn)重復(fù)元組當(dāng)前22頁，總共111頁。231.關(guān)系模型的基本概念對關(guān)系結(jié)構(gòu)的描述稱為關(guān)系模式。用如下形式表示：關(guān)系名（屬性名1，屬性名2，…，屬性名n）關(guān)系模型的數(shù)據(jù)完整性約束實(shí)體完整性、參照完整性、用戶自定義完整性其中，實(shí)體完整性、參照完整性是必須支持的關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱查詢、插入、刪除和修改操作在關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，對數(shù)據(jù)的全部操作都可以歸結(jié)為對關(guān)系的運(yùn)算當(dāng)前23頁，總共111頁。242.關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)運(yùn)算的分類：傳統(tǒng)的集合運(yùn)算并、差、交、笛卡爾積專門的關(guān)系運(yùn)算選擇、投影、連接、除不僅涉及行運(yùn)算，也涉及列運(yùn)算，這種運(yùn)算是為數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用而引進(jìn)的特殊運(yùn)算。關(guān)系代數(shù)中五種基本運(yùn)算并、差、笛卡爾積、投影、選擇交、連接、除法可以用5種基本運(yùn)算來表達(dá)引進(jìn)它們并不增加語言的能力，但可以簡化表達(dá)當(dāng)前24頁，總共111頁。252.關(guān)系代數(shù)集合運(yùn)算是二個(gè)關(guān)系間的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果生成一個(gè)新關(guān)系。其中，并(∪)、交(∩)、差()運(yùn)算要求參加運(yùn)算的二個(gè)關(guān)系R和S具有相同的目且其對應(yīng)屬性定義在同一個(gè)域上，稱R和S為同類型的關(guān)系R∪S

仍為n目關(guān)系，由屬于R或?qū)儆赟的元組組成

R∪S={t|t

R∨tS}R－S

仍為n目關(guān)系，由屬于R而不屬于S的所有元組組成

R-S={t|tR∧tS}當(dāng)前25頁，總共111頁。262.關(guān)系代數(shù)R∩S仍為n目關(guān)系，由既屬于R又屬于S的元組組成

R∩S={t|t

R∧tS} R∩S=R–(R-S）R×S關(guān)系R和S的笛卡爾積為R中所有元組和S中所有元組的拼接。F(R)

選擇運(yùn)算是關(guān)系上的一元運(yùn)算，是從關(guān)系中選擇滿足一定條件的元組子集F(R)＝{tt∈Rt(F)}當(dāng)前26頁，總共111頁。272.關(guān)系代數(shù)x(R)從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系

條件連接是將二個(gè)關(guān)系中滿足連接條件的元組拼接起來形成新元組的集合,也叫θ連接自然連接是在兩個(gè)關(guān)系共同屬性上的等值連接它要求兩個(gè)關(guān)系中進(jìn)行比較的分量必須是相同的屬性組，并且在結(jié)果中把重復(fù)的屬性列去掉當(dāng)前27頁，總共111頁。28內(nèi)容第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論第2章 數(shù)據(jù)模型第3章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫第4章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL第5章 查詢處理和查詢優(yōu)化第6章 數(shù)據(jù)庫的安全性第7章 數(shù)據(jù)庫的完整性第8章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)第9章 并發(fā)控制第10章關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論第11章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第12章數(shù)據(jù)庫編程當(dāng)前28頁，總共111頁。29第4章關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL（StructuredQueryLanguage）是一種介于關(guān)系代數(shù)與關(guān)系演算之間的語言，是一個(gè)通用的、功能極強(qiáng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言，是關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL語言集數(shù)據(jù)定義語言DDL、數(shù)據(jù)操縱語言DML、數(shù)據(jù)控制語言DCL的功能于一體，充分體現(xiàn)了關(guān)系數(shù)據(jù)語言的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)當(dāng)前29頁，總共111頁。30第4章關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL1.數(shù)據(jù)定義：create2.數(shù)據(jù)查詢:select3.數(shù)據(jù)更新:insertupdatedelete4.SQL中的視圖5.SQL的數(shù)據(jù)控制6.嵌入式SQL當(dāng)前30頁，總共111頁。31第4章關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQLSQL的數(shù)據(jù)定義功能主要包括表、視圖、索引和數(shù)據(jù)庫模式的定義表的定義、刪除與修改CREATETABLE、ALTERTABLE、DROPTABLE當(dāng)前31頁，總共111頁。32第4章關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL索引類型：依據(jù)索引的順序和數(shù)據(jù)庫的物理存儲(chǔ)順序是否相同，索引分為兩類：聚簇索引、非聚簇索引唯一索引、組合索引等數(shù)據(jù)查詢單表查詢、連接查詢(外連接)、嵌套查詢、集合查詢當(dāng)前32頁，總共111頁。332.數(shù)據(jù)查詢語句格式SELECT[ALL|DISTINCT]<目標(biāo)列表達(dá)式>[,<目標(biāo)列表達(dá)式>]…FROM

<表名或視圖名>[，<表名或視圖名>]…[WHERE<條件表達(dá)式>][GROUPBY<列名1>[HAVING<條件表達(dá)式>]][ORDERBY<列名2>[ASC|DESC]]；SELECT子句：指定要顯示的屬性列FROM子句：指定查詢對象(基本表或視圖)WHERE子句：指定查詢條件

GROUPBY子句：對查詢結(jié)果按指定列的值分組，該屬性列值相等的元組為一個(gè)組。通常會(huì)在每組中作用集函數(shù)。HAVING短語：篩選出只有滿足指定條件的組ORDERBY子句：對查詢結(jié)果表按指定列值的升序或降序排序當(dāng)前33頁，總共111頁。34使用集函數(shù)主要集函數(shù)計(jì)數(shù)COUNT（[DISTINCT|ALL]*）COUNT（[DISTINCT|ALL]<列名>）計(jì)算總和SUM（[DISTINCT|ALL]<列名>）計(jì)算平均值A(chǔ)VG（[DISTINCT|ALL]<列名>）求最大值MAX（[DISTINCT|ALL]<列名>）求最小值MIN（[DISTINCT|ALL]<列名>） DISTINCT短語在計(jì)算時(shí)要取消指定列中的重復(fù)值A(chǔ)LL短語：不取消重復(fù)值;ALL為缺省值當(dāng)前34頁，總共111頁。35對查詢結(jié)果分組GROUPBY

細(xì)化集函數(shù)的作用對象沒有分組時(shí)，集函數(shù)將作用于整個(gè)查詢結(jié)果有分組時(shí)，集函數(shù)將作用于每個(gè)組分組方法按指定的一列或多列值分組,值相等的為一組使用GROUPBY子句后，SELECT子句的<目標(biāo)列表達(dá)式>中只能出現(xiàn)分組屬性和集函數(shù)使用HAVING短語篩選最終輸出結(jié)果只有滿足HAVING短語指定條件的組才輸出當(dāng)前35頁，總共111頁。36對查詢結(jié)果分組SELECTproductid,orderid,quantityFROMorderhistSELECTproductid, SUM(quantity)AStotal_quantityFROMorderhistGROUPBYproductidHAVINGSUM(quantity)>=30productidtotal_quantity235345productidorderidquantity11511102110222531153230當(dāng)前36頁，總共111頁。373.數(shù)據(jù)更新插入數(shù)據(jù)(1)插入單個(gè)元組語句格式INSERTINTO<表名>[(<屬性列1>[,<屬性列2>…)]

VALUES(<常量1>[，<常量2>]…)(2)插入子查詢結(jié)果語句格式INSERTINTO<表名>[(<列1>[,<列2>,])]<SELECT語句>;當(dāng)前37頁，總共111頁。383.數(shù)據(jù)更新修改數(shù)據(jù)UPDATE<表名>

SET列名1=<表達(dá)式1>[,列名2=<表達(dá)式2>][WHERE<條件表達(dá)式>];刪除數(shù)據(jù)DELETEFROM<表名>[WHERE<條件>]；當(dāng)前38頁，總共111頁。394.SQL中的視圖視圖是建立在一個(gè)或多個(gè)基本表上的虛表。視圖提供了用戶從不同角度觀察數(shù)據(jù)庫的方法。視圖的定義

CREATEVIEW<視圖名>[(<列名>[,<列名>]…)]

AS<SELECT語句>[WITHCHECKOPTION]；WITHCHECKOPTION表示通過視圖進(jìn)行增刪改操作時(shí)，不得破壞視圖定義中子查詢中的條件表達(dá)式視圖的刪除DROPVIEW<視圖名>；該語句從數(shù)據(jù)字典中刪除指定的視圖定義當(dāng)前39頁，總共111頁。404.SQL中的視圖更新視圖可以通過視圖插入、刪除和修改數(shù)據(jù)，對視圖的更新最終要轉(zhuǎn)換成對基本表的更新DBMS實(shí)現(xiàn)視圖查詢的方法實(shí)體化視圖、視圖消解法視圖的更新操作有些可以執(zhí)行；有些不能執(zhí)行，即不能轉(zhuǎn)換為對基本表的對應(yīng)操作。視圖的優(yōu)點(diǎn)（1）視圖提供了邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性（2）簡化了用戶視圖（3）視圖使用戶以不同角度看待相同的數(shù)。（4）視圖提供了安全保護(hù)功能當(dāng)前40頁，總共111頁。41第4章關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL5.SQL的數(shù)據(jù)控制授權(quán)語句GRANT回收語句REVOKE具有授予權(quán)的用戶可以通過回收語句REVOKE將所授予的權(quán)限回收。

6.嵌入式SQLSQL語言提供了兩種使用方式：交互式SQL、嵌入式SQL嵌入式SQL引入了游標(biāo)機(jī)制協(xié)調(diào)面向集合和面向記錄兩種不同的處理方式

當(dāng)前41頁，總共111頁。42內(nèi)容第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論第2章 數(shù)據(jù)模型第3章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫第4章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL第5章 查詢處理和查詢優(yōu)化第6章 數(shù)據(jù)庫的安全性第7章 數(shù)據(jù)庫的完整性第8章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)第9章 并發(fā)控制第10章關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論第11章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第12章數(shù)據(jù)庫編程當(dāng)前42頁，總共111頁。43第5章查詢處理和查詢優(yōu)化1.查詢處理2.查詢優(yōu)化3.代數(shù)優(yōu)化4.基于存取路徑的優(yōu)化5.基于代價(jià)估算的優(yōu)化當(dāng)前43頁，總共111頁。44執(zhí)行查詢操作的基本算法查詢處理過程包括：查詢分析查詢檢查查詢優(yōu)化查詢執(zhí)行當(dāng)前44頁，總共111頁。45執(zhí)行查詢操作的基本算法(1)選擇操作的實(shí)現(xiàn) 順序掃描方法二分查找法使用索引（或散列）的掃描方法(2)連接操作的實(shí)現(xiàn)嵌套循環(huán)法索引嵌套循環(huán)法排序合并法散列連接法當(dāng)前45頁，總共111頁。462.查詢優(yōu)化查詢優(yōu)化的總目標(biāo)選擇有效策略使查詢代價(jià)最小(實(shí)際上是較小)（1）代數(shù)優(yōu)化是關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的優(yōu)化，即按照一定的規(guī)則改變代數(shù)表達(dá)式中操作的次序和組合，使查詢執(zhí)行更高效。不涉及底層的存取路徑（2）基于存取路徑的優(yōu)化合理選擇各種操作的存取路徑以獲得優(yōu)化效果，需要考慮數(shù)據(jù)的物理組織和訪問路徑，以及底層操作算法的選擇，涉及數(shù)據(jù)文件的組織方法、數(shù)據(jù)值的分布情況等，也稱為物理優(yōu)化（3）基于代價(jià)估算的優(yōu)化對于多個(gè)可選的查詢策略通過估算執(zhí)行策略的代價(jià)，從中選擇代價(jià)最小的作為執(zhí)行策略當(dāng)前46頁，總共111頁。472023/3/253.代數(shù)優(yōu)化代數(shù)優(yōu)化策略(1)在關(guān)系代數(shù)表達(dá)式中盡可能早地執(zhí)行選擇操作,這是最重要、最基本的一條(2)投影運(yùn)算和選擇運(yùn)算同時(shí)進(jìn)行(3)將投影運(yùn)算與其前面或后面的雙目運(yùn)算結(jié)合(4)把某些選擇同在它前面要執(zhí)行的笛卡爾積結(jié)合起來成為一個(gè)連接運(yùn)算(5)找出公共子表達(dá)式當(dāng)前47頁，總共111頁。483.代數(shù)優(yōu)化代數(shù)優(yōu)化算法遵循代數(shù)優(yōu)化的啟發(fā)式規(guī)則，應(yīng)用關(guān)系代數(shù)等價(jià)變換公式來優(yōu)化關(guān)系表達(dá)式的算法(1)把形如σF1∧F2∧…∧Fn(E)變換為σF1(σF2(…(σFn(E))…))(2)對每一個(gè)選擇，盡可能把它移到樹的葉端(3)對每一個(gè)投影，盡可能把它移向樹的葉端(4)利用等價(jià)變換規(guī)則把選擇和投影的串接合并，使多個(gè)選擇或投影能同時(shí)執(zhí)行，或在一次掃描中全部完成(5)把語法樹的內(nèi)節(jié)點(diǎn)分組。每一雙目運(yùn)算和它所有的直接祖先為一組。當(dāng)前48頁，總共111頁。49SELECTCnameFROMSt,Course,SCWHERESt.Sno=SC.SnoANDSC.Cno=Course.CnoANDSt.Sdept=’IS’ПSname(σStudent.Sno=SC.Sno∧Course.Cno=SC.Cno∧Student.Dept='計(jì)算機(jī)學(xué)院'∧Course.Cname='DataBase'((Student×SC)×Course))

當(dāng)前49頁，總共111頁。50當(dāng)前50頁，總共111頁。51內(nèi)容第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論第2章 數(shù)據(jù)模型第3章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫第4章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL第5章 查詢處理和查詢優(yōu)化第6章 數(shù)據(jù)庫的安全性第7章 數(shù)據(jù)庫的完整性第8章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)第9章 并發(fā)控制第10章關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論第11章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第12章數(shù)據(jù)庫編程當(dāng)前51頁，總共111頁。52第6章數(shù)據(jù)庫的安全性數(shù)據(jù)庫中所采用的安全性方法和技術(shù)1.用戶標(biāo)識與鑒別：該方法由系統(tǒng)提供一定的方式讓用戶標(biāo)識自己的名字或身份。用戶進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，由系統(tǒng)進(jìn)行核對，通過鑒定后才提供系統(tǒng)的使用權(quán)最外層的安全保護(hù)措施2.存取控制：通過用戶權(quán)限定義和合法權(quán)檢查確保只有合法權(quán)限的用戶訪問數(shù)據(jù)庫，所有未被授權(quán)的人員無法存取數(shù)據(jù)。當(dāng)前52頁，總共111頁。53第6章數(shù)據(jù)庫的安全性3.視圖機(jī)制：為不同的用戶定義視圖，通過視圖機(jī)制把要保密的數(shù)據(jù)對無權(quán)存取的用戶隱藏起來，從而自動(dòng)地對數(shù)據(jù)提供一定程度的安全保護(hù)4.數(shù)據(jù)加密：對存儲(chǔ)和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，從而使得不知道解密算法的人無法獲知數(shù)據(jù)的內(nèi)容5.數(shù)據(jù)庫審計(jì)：數(shù)據(jù)庫審計(jì)可以作為預(yù)防手段，建立審計(jì)日志，把用戶對數(shù)據(jù)庫的所有操作自動(dòng)記錄下來放入審計(jì)日志中，DBA可以利用審計(jì)跟蹤的信息，重現(xiàn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫現(xiàn)有狀況的一系列事件，找出非法存取數(shù)據(jù)的人、時(shí)間和內(nèi)容等當(dāng)前53頁，總共111頁。542.存取控制（1）自主存取控制DAC主體是指一個(gè)提出請求或要求的實(shí)體，主體可以是DBMS所管理的實(shí)際用戶，或其它任何代表用戶行為的進(jìn)程、作業(yè)和程序?？腕w是接受其他實(shí)體訪問的被動(dòng)實(shí)體，是受主體操縱，客體可以是文件、記錄、視圖等?？刂撇呗允侵黧w對客體的操作行為集和約束條件集，即主體對客體的訪問規(guī)則集。通過SQL的GRANT語句和REVOKE語句實(shí)現(xiàn)當(dāng)前54頁，總共111頁。552.存取控制（2）強(qiáng)制存取控制MAC每一個(gè)數(shù)據(jù)對象被標(biāo)以一定的密級，每一個(gè)用戶也被授予某一個(gè)級別的許可證。對于任意一個(gè)對象，具有合法許可證的用戶才可以存取強(qiáng)制存取控制規(guī)則：1)僅當(dāng)主體的許可證級別大于或等于客體的密級時(shí)，該主體才能讀取相應(yīng)的客體；2)僅當(dāng)主體的許可證級別等于客體的密級時(shí)，該主體才能寫相應(yīng)的客體。規(guī)則修正：主體的許可證級別<=客體的密級主體能寫客體當(dāng)前55頁，總共111頁。56內(nèi)容第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論第2章 數(shù)據(jù)模型第3章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫第4章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL第5章 查詢處理和查詢優(yōu)化第6章 數(shù)據(jù)庫的安全性第7章 數(shù)據(jù)庫的完整性第8章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)第9章 并發(fā)控制第10章關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論第11章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第12章數(shù)據(jù)庫編程當(dāng)前56頁，總共111頁。57第7章數(shù)據(jù)庫的完整性數(shù)據(jù)的完整性是指數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性為維護(hù)數(shù)據(jù)庫的完整性，DBMS必須提供哪些功能？提供定義完整性約束條件的機(jī)制提供完整性檢查的方法違約處理即如果發(fā)現(xiàn)用戶的操作請求使數(shù)據(jù)違背了完整性約束條件，則采取一定的動(dòng)作來保證數(shù)據(jù)的完整性完整性約束條件的作用對象可以是：關(guān)系、元組和屬性（列）當(dāng)前57頁，總共111頁。581.實(shí)體完整性約束實(shí)體完整性是指主鍵的值不能為空或部分為空如果一個(gè)元組的鍵為空值，或部分為空，該元組將不能表示任何實(shí)體，因而無意義通過對主鍵值的約束實(shí)現(xiàn)實(shí)體完整性CREATETABLEStudent(SnoCHAR(8)PRIMARYKEY，

SnameCHAR(20)NOTNULL，

SsexCHAR(2)，

SageSMALLINT，

SdeptCHAR(20))CREATETABLESC(SnoCHAR(8)，

CnoCHAR(4)，

GradeSMALLINT，

PRIMARYKEY(Sno，Cno))當(dāng)前58頁，總共111頁。592.參照完整性約束參照完整性約束是對關(guān)系中作為外鍵的值的約束若關(guān)系R1中屬性A定義為外鍵，參照關(guān)系R2中的主鍵，則對于關(guān)系R1中的任一個(gè)元組在屬性A上的值或者為空值，或者為另一個(gè)關(guān)系R2中某個(gè)元組的主鍵的值用FOREIGNKEY短語定義哪些列為外鍵,用REFERENCES短語指明外鍵參照哪些表的主鍵CREATETABLESC(SnoCHAR(8)，

CnoCHAR(4)，

GradeSMALLINT，

PRIMARYKEY(Sno，Cno)，

FOREIGNKEY(Sno)REFERENCESStudent(Sno)，

FOREIGNKEY(Cno)REFERENCESCourse(Cno))當(dāng)前59頁，總共111頁。60可能破壞參照完整性的情況及違約處理參照完整性違約處理拒絕執(zhí)行(NOACTION)級聯(lián)操作(CASCADE)設(shè)置為空值(SET-NULL)當(dāng)前60頁，總共111頁。613.用戶定義的完整性用戶定義的完整性反映應(yīng)用領(lǐng)域需要遵循的約束條件，體現(xiàn)了具體領(lǐng)域中的語義約束,用戶定義后由系統(tǒng)支持在關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)完整性控制策略包括規(guī)則、默認(rèn)值、約束、觸發(fā)器和存儲(chǔ)過程等。通常屬性上的約束條件包括唯一約束(UNIQUE)非空約束(NOTNULL)默認(rèn)值約束(DEFAULT)檢查約束(CHECK)當(dāng)前61頁，總共111頁。第7章數(shù)據(jù)庫的完整性表的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)完整性約束的實(shí)現(xiàn)實(shí)體完整性的體現(xiàn)是主鍵約束；外鍵約束是參照完整性的體現(xiàn)；默認(rèn)值和唯一等是用戶定義完整性的體現(xiàn)當(dāng)前62頁，總共111頁。634.觸發(fā)器觸發(fā)器是用戶定義在關(guān)系數(shù)據(jù)表上的一類由事件驅(qū)動(dòng)的特殊過程，用編程的方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)規(guī)則觸發(fā)器工作過程Inserted表存放insert或update語句執(zhí)行過程中,插入到觸發(fā)表中的新數(shù)據(jù)行的副本.因此inserted表中的行是和觸發(fā)表中的新數(shù)據(jù)行相同.Deleted表存放delete或update語句執(zhí)行過程中,從觸發(fā)表中刪除的舊數(shù)據(jù)行的副本。因此,deleted表和觸發(fā)表不會(huì)有相同的行.當(dāng)前63頁，總共111頁。64內(nèi)容第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論第2章 數(shù)據(jù)模型第3章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫第4章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL第5章 查詢處理和查詢優(yōu)化第6章 數(shù)據(jù)庫的安全性第7章 數(shù)據(jù)庫的完整性第8章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)第9章 并發(fā)控制第10章關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論第11章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第12章數(shù)據(jù)庫編程當(dāng)前64頁，總共111頁。65第8章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)1.事務(wù)的基本概念2.故障種類3.數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)4.檢查點(diǎn)恢復(fù)技術(shù)5.數(shù)據(jù)庫恢復(fù)策略當(dāng)前65頁，總共111頁。661.事務(wù)的基本概念事務(wù)(Transaction)是用戶定義的一個(gè)數(shù)據(jù)庫操作序列，這些操作要么全做，要么全不做，是一個(gè)不可分割的工作單位原子性:事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位，事務(wù)中包括的諸操作要么都做，要么都不做一致性:事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)隔離性:對并發(fā)執(zhí)行而言,一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾持續(xù)性(也稱永久性):一個(gè)事務(wù)一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是永久性的。接下來的其他操作或故障不應(yīng)該對其執(zhí)行結(jié)果有任何影響當(dāng)前66頁，總共111頁。672.故障種類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可能發(fā)生的故障大致分為以下幾類：系統(tǒng)故障整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行突然被破壞、所有正在運(yùn)行的事務(wù)都非正常終止、內(nèi)存中數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)的信息全部丟失、外部存儲(chǔ)設(shè)備上的數(shù)據(jù)未受影響事務(wù)內(nèi)部的故障某個(gè)事務(wù)在運(yùn)行過程中由于種種原因未運(yùn)行至正常終止點(diǎn)就夭折了介質(zhì)故障其它原因當(dāng)前67頁，總共111頁。683.數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)恢復(fù)的基本原理數(shù)據(jù)冗余:利用存儲(chǔ)在系統(tǒng)其它地方的冗余數(shù)據(jù)重建數(shù)據(jù)庫中已被破壞或不正確的那部分?jǐn)?shù)據(jù)建立冗余數(shù)據(jù)最常用的技術(shù)是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)和登記日志文件通常在一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，兩種方法一起使用恢復(fù)子系統(tǒng)的功能是利用冗余數(shù)據(jù)，再根據(jù)故障的類型采取相應(yīng)的恢復(fù)措施，保證故障發(fā)生后，能把數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某種邏輯一致的狀態(tài)當(dāng)前68頁，總共111頁。693.數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)恢復(fù)中經(jīng)常使用的技術(shù)數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)和增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)基于日志的恢復(fù)技術(shù)寫日志文件的兩條原則:登記的次序嚴(yán)格按并行事務(wù)執(zhí)行的時(shí)間次序;必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫Redo技術(shù)：重作已提交的事務(wù)Undo技術(shù)：對沒有提交的事務(wù)執(zhí)行Undo，將被修改的數(shù)據(jù)項(xiàng)恢復(fù)到事務(wù)開始前的狀態(tài)當(dāng)前69頁，總共111頁。703.數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)提高恢復(fù)效率的技術(shù)檢查點(diǎn)技術(shù)鏡像技術(shù)當(dāng)前70頁，總共111頁。714.數(shù)據(jù)庫恢復(fù)策略事務(wù)故障的恢復(fù)利用日志文件撤銷事務(wù)對數(shù)據(jù)的更改，系統(tǒng)回滾到事務(wù)執(zhí)行前的狀態(tài)。當(dāng)事務(wù)故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)反向掃描日志文件，并執(zhí)行逆向操作，將更新前的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫介質(zhì)故障的恢復(fù)首先根據(jù)后備副本重建數(shù)據(jù)庫，然后利用運(yùn)行日志重做該副本備份后已完成的所有事務(wù)當(dāng)前71頁，總共111頁。72系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟(1)正向掃描日志文件（即從頭掃描日志文件）Redo隊(duì)列:在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù)Undo隊(duì)列:故障發(fā)生時(shí)尚未完成的事務(wù)(2)對Undo隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行UNDO處理反向掃描日志文件，對每個(gè)UNDO事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作(3)對Redo隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行REDO處理正向掃描日志文件，對每個(gè)REDO事務(wù)重新執(zhí)行登記的操作當(dāng)前72頁，總共111頁。73檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)檢查點(diǎn)技術(shù)可以提高系統(tǒng)故障恢復(fù)的效率，數(shù)據(jù)庫恢復(fù)時(shí)，利用檢查點(diǎn)能判定哪些事務(wù)是正常結(jié)束的，從而確定恢復(fù)哪些數(shù)據(jù)以及如何進(jìn)行恢復(fù)檢查點(diǎn)記錄的內(nèi)容1.建立檢查點(diǎn)時(shí)刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單2.這些事務(wù)最近一個(gè)日志記錄的地址寫檢查點(diǎn)的步驟：把日志緩沖區(qū)中的內(nèi)容寫入日志文件；在日志文件中寫入一個(gè)檢查點(diǎn)記錄；把數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)的內(nèi)容寫入數(shù)據(jù)庫；把檢查點(diǎn)記錄在日志文件中的地址寫入重啟動(dòng)文件當(dāng)前73頁，總共111頁。74檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)步驟(1)從重啟動(dòng)文件中找到最后一個(gè)檢查點(diǎn)記錄；(2)得到檢查點(diǎn)時(shí)刻的事務(wù)清單,暫時(shí)放入U(xiǎn)ndo隊(duì)列(3)從檢查點(diǎn)開始正向掃描日志文件，如有新開始的事務(wù)，暫時(shí)放入U(xiǎn)ndo隊(duì)列;如有提交事務(wù)Tj，把Tj從Undo隊(duì)列移到REDO隊(duì)列（4）對Undo隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行UNDO處理；對Redo隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行REDO處理。當(dāng)前74頁，總共111頁。75內(nèi)容第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論第2章 數(shù)據(jù)模型第3章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫第4章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL第5章 查詢處理和查詢優(yōu)化第6章 數(shù)據(jù)庫的安全性第7章 數(shù)據(jù)庫的完整性第8章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)第9章 并發(fā)控制第10章關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論第11章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第12章數(shù)據(jù)庫編程當(dāng)前75頁，總共111頁。76第9章并發(fā)控制并發(fā)操作帶來的數(shù)據(jù)不一致性丟失修改（lostupdate）事務(wù)T1和T2讀入同一數(shù)據(jù)并修改，T2提交的結(jié)果破壞了(覆蓋了)T1提交的結(jié)果，導(dǎo)致T1的修改被丟失。不可重復(fù)讀(non-repeatableread)事務(wù)T1讀取數(shù)據(jù)后，事務(wù)T2執(zhí)行更新操作，使T1無法再現(xiàn)前一次讀取結(jié)果。讀“臟”數(shù)據(jù)(dirtyread)事務(wù)T1修改某一數(shù)據(jù)并將其寫回磁盤,事務(wù)T2讀取同一數(shù)據(jù)后,T1由于某種原因被撤銷,這時(shí)T1已修改過的數(shù)據(jù)恢復(fù)原值,T2讀到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不一致,則T2讀到的數(shù)據(jù)就為“臟”數(shù)據(jù),即不正確的數(shù)據(jù)。避免不一致性的方法和技術(shù)就是并發(fā)控制。最常用的技術(shù)是封鎖技術(shù)。當(dāng)前76頁，總共111頁。771.并發(fā)調(diào)度的可串行性定義9.1多個(gè)事務(wù)的并發(fā)執(zhí)行是正確的，當(dāng)且僅當(dāng)并發(fā)執(zhí)行的結(jié)果與這些事務(wù)按某一串行順序執(zhí)行的結(jié)果相同，這種調(diào)度策略被稱為可串行化調(diào)度?？纱谢遣l(fā)事務(wù)正確調(diào)度的準(zhǔn)則。定義9.2如果一個(gè)調(diào)度S能通過一系列非沖突操作執(zhí)行順序的交換變成調(diào)度S1，則稱調(diào)度S和S1

沖突等價(jià)沖突操作是指不同的事務(wù)對同一個(gè)數(shù)據(jù)的讀寫操作和寫寫操作，其他操作是不沖突操作不同事務(wù)的沖突操作和同一事務(wù)的兩個(gè)操作不能交換當(dāng)前77頁，總共111頁。78調(diào)度的沖突等價(jià)性可串行化調(diào)度的充分條件:一個(gè)調(diào)度S在保證沖突操作的次序不變的情況下,通過交換兩個(gè)事務(wù)不沖突操作的次序得到另一個(gè)串行調(diào)度S’,

則調(diào)度S為可串行化的調(diào)度當(dāng)前78頁，總共111頁。792023/3/259.2.2調(diào)度的沖突等價(jià)性【例9-3】證明調(diào)度S是否是可串行化調(diào)度。

S=R1(A)W1(A)R2(A)W2(A)R1(B)W1(B)R2(B)W2(B)把W2(A)與R1(B)W1(B)交換，得到：

R1(A)W1(A)R2(A)R1(B)W1(B)W2(A)R2(B)W2(B)當(dāng)前79頁，總共111頁。802023/3/259.2.2調(diào)度的沖突等價(jià)性【例9-3】證明調(diào)度S是否是可串行化調(diào)度。

S=R1(A)W1(A)R2(A)W2(A)R1(B)W1(B)R2(B)W2(B)把W2(A)與R1(B)W1(B)交換，得到：

R1(A)W1(A)R2(A)R1(B)W1(B)W2(A)R2(B)W2(B)再把r2(A)與r1(B)w1(B)交換：

L=R1(A)W1(A)R1(B)W1(B)R2(A)W2(A)R2(B)W2(B)因?yàn)長等價(jià)于一個(gè)串行調(diào)度T1，T2所以調(diào)度S是可串行化的調(diào)度當(dāng)前80頁，總共111頁。812.基于封鎖的并發(fā)控制技術(shù)封鎖的類型共享鎖（Sharelock，簡記S鎖,又稱為讀鎖）若事務(wù)T對數(shù)據(jù)對象A加上S鎖，則其它事務(wù)只能再對A加S鎖，而不能加X鎖，直到T釋放A上的S鎖排它鎖（eXclusivelock，簡記X鎖,又稱為寫鎖）若事務(wù)T對數(shù)據(jù)對象A加上X鎖，則只允許T讀取和修改A，其它任何事務(wù)都不能再對A加任何類型的鎖，直到T釋放A上的鎖當(dāng)前81頁，總共111頁。822.基于封鎖的并發(fā)控制技術(shù)封鎖協(xié)議在給數(shù)據(jù)對象加鎖時(shí)，要考慮何時(shí)請求鎖、持有鎖的時(shí)間和何時(shí)釋放等，要遵從一定規(guī)則。這些規(guī)則被稱為封鎖協(xié)議一級封鎖協(xié)議事務(wù)T在修改數(shù)據(jù)A前必須先對其加X鎖，直到事務(wù)結(jié)束才釋放可以避免丟失修改不能保證可重復(fù)讀和不讀“臟”數(shù)據(jù)當(dāng)前82頁，總共111頁。832.基于封鎖的并發(fā)控制技術(shù)二級封鎖協(xié)議規(guī)定：在一級封鎖協(xié)議基礎(chǔ)上，事務(wù)T在讀數(shù)據(jù)A之前必須先對其加S鎖，讀完后即可釋放S鎖可以避免：丟失修改、讀“臟”數(shù)據(jù)。不能保證避免不可重復(fù)讀的問題三級封鎖協(xié)議在二級封鎖協(xié)議基礎(chǔ)上，某一事務(wù)施加的S鎖要保持到該事務(wù)結(jié)束時(shí)才釋放。三級封鎖協(xié)議可防止丟失修改、讀臟數(shù)據(jù)和不可重復(fù)讀當(dāng)前83頁，總共111頁。842.基于封鎖的并發(fā)控制技術(shù)三級協(xié)議的主要區(qū)別什么操作需要申請封鎖何時(shí)釋放鎖（即持鎖時(shí)間）當(dāng)前84頁，總共111頁。852.基于封鎖的并發(fā)控制技術(shù)封鎖技術(shù)可以有效地解決并行操作的一致性問題，但也帶來一些新的問題：活鎖：指某個(gè)事務(wù)由于請求封鎖，但總也得不到鎖而長時(shí)間處于等待狀態(tài)避免方法：采用先來先服務(wù)的策略當(dāng)多個(gè)事務(wù)請求封鎖同一數(shù)據(jù)對象時(shí),按請求封鎖的先后次序?qū)@些事務(wù)排隊(duì)該數(shù)據(jù)對象上的鎖一旦釋放，首先批準(zhǔn)申請隊(duì)列中第一個(gè)事務(wù)獲得鎖。當(dāng)前85頁，總共111頁。862.基于封鎖的并發(fā)控制技術(shù)封鎖技術(shù)可以有效地解決并行操作的一致性問題，但也帶來一些新的問題（續(xù)）死鎖：指在同時(shí)處于等待狀態(tài)的兩上或多個(gè)事務(wù)中相互封鎖了對方請求的資源，使得沒有任何一個(gè)事物可以獲得足夠的資源運(yùn)行完畢，而永遠(yuǎn)等待下去預(yù)防死鎖方法：一次封鎖法允許死鎖發(fā)生，一旦檢測到死鎖，解除死鎖的方法：選擇一個(gè)處理死鎖代價(jià)最小的事務(wù)，將其撤消,釋放此事務(wù)持有的所有的鎖，使其它事務(wù)能繼續(xù)運(yùn)行下去當(dāng)前86頁，總共111頁。87兩階段封鎖協(xié)議兩階段封鎖協(xié)議(Two-PhaseLocking，簡稱2PL)是最常用的一種封鎖協(xié)議，理論上證明使用兩段封鎖協(xié)議產(chǎn)生的是可串行化調(diào)度是指所有事務(wù)必須分兩個(gè)階段對數(shù)據(jù)項(xiàng)加鎖和解鎖第一階段是獲得封鎖，也稱為擴(kuò)展階段。在這階段，事務(wù)可以申請獲得任何數(shù)據(jù)項(xiàng)上的任何類型的鎖，但是不能釋放任何鎖第二階段是釋放封鎖，也稱為收縮階段。在這階段，事務(wù)可以釋放任何數(shù)據(jù)項(xiàng)上的任何類型的鎖，但是不能再申請任何鎖。兩階段封鎖協(xié)議可以保證并發(fā)事務(wù)執(zhí)行的可串行化，當(dāng)前87頁，總共111頁。883.多粒度封鎖多粒度封鎖：在一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)支持多種封鎖粒度供不同的事務(wù)選擇引進(jìn)意向鎖（intentionlock）目的提高對某個(gè)數(shù)據(jù)對象加鎖時(shí)系統(tǒng)的檢查效率什么是意向鎖對任一結(jié)點(diǎn)加基本鎖，必須先對它的上層結(jié)點(diǎn)加意向鎖當(dāng)前88頁，總共111頁。89常用意向鎖意向共享鎖(IS鎖)如果對一個(gè)數(shù)據(jù)對象加IS鎖，表示它的后裔結(jié)點(diǎn)擬（意向）加S鎖。例:要對某個(gè)元組加S鎖，則要先對關(guān)系和數(shù)據(jù)庫加IS鎖意向排它鎖(IX鎖)如果對一個(gè)數(shù)據(jù)對象加IX鎖，表示它的后裔結(jié)點(diǎn)擬（意向）加X鎖。例:要對某個(gè)元組加X鎖，先要對關(guān)系和數(shù)據(jù)庫加IX鎖共享意向排它鎖(SIX鎖)如果對一個(gè)數(shù)據(jù)對象加SIX鎖，表示對它加S鎖，再加IX鎖，即SIX=S+IX。例：對某個(gè)表加SIX鎖，則表示該事務(wù)要讀整個(gè)表（所以要對該表加S鎖），同時(shí)會(huì)更新個(gè)別元組（所以要對該表加IX鎖）當(dāng)前89頁，總共111頁。90內(nèi)容第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論第2章 數(shù)據(jù)模型第3章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫第4章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL第5章 查詢處理和查詢優(yōu)化第6章 數(shù)據(jù)庫的安全性第7章 數(shù)據(jù)庫的完整性第8章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)第9章 并發(fā)控制第10章關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論第11章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第12章數(shù)據(jù)庫編程當(dāng)前90頁，總共111頁。91第10章關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論關(guān)系模型的存儲(chǔ)異常數(shù)據(jù)冗余大量的數(shù)據(jù)冗余不僅造成存儲(chǔ)空間的浪費(fèi),而且存在著潛在的數(shù)據(jù)不一致。插入異常刪除異常更新異常當(dāng)前91頁，總共111頁。92第10章關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論1.函數(shù)依賴的定義定義10.1設(shè)關(guān)系模式R(U)，X,YU，r是R(U)上的任一關(guān)系。對任意元組t1

、t2r,如果t1、t2在X上的屬性值相等，t1、t2在Y上的屬性值亦相等，則稱X函數(shù)決定Y,或Y函數(shù)依賴于X，記為FDX→Y稱X為決定因素，或稱X為函數(shù)依賴的左部，稱Y為函數(shù)依賴的右部。平凡函數(shù)依賴與非平凡函數(shù)依賴完全函數(shù)依賴與部分函數(shù)依賴傳遞函數(shù)依賴當(dāng)前92頁，總共111頁。93函數(shù)依賴的蘊(yùn)涵性若關(guān)系模式R上的任一關(guān)系都能滿足一個(gè)確定的函數(shù)依賴集F，則稱F為R滿足的函數(shù)依賴集

定義10.5設(shè)函數(shù)依賴集F和關(guān)系模式R(U)，屬性集X，YU。如果關(guān)系模式R滿足F，R必定滿足FDX→Y，則稱F邏輯蘊(yùn)涵FDX→Y，或稱X→Y邏輯蘊(yùn)涵于F。記為F|=X→Y。定義10.6設(shè)函數(shù)依賴集F，所有被F邏輯蘊(yùn)涵的函數(shù)依賴稱為F的閉包，記為F+。F+={X→Y|所有F蘊(yùn)涵的FDX→Y}定義10.8設(shè)關(guān)系模式R(U,F)，U={A1,A2,…,An},XU。所有用公理推出的函數(shù)依賴X→Ai中Ai的屬性集合稱屬性集X對于F的屬性閉包，記為XF+。當(dāng)前93頁，總共111頁。942.函數(shù)依賴公理Armstrong公理系統(tǒng)就是一個(gè)有效而完備的公理系統(tǒng)，是模式分解算法的理論基礎(chǔ)從一組函數(shù)依賴求得蘊(yùn)含的函數(shù)依賴求給定關(guān)系模式的關(guān)鍵字當(dāng)前94頁，總共111頁。952.函數(shù)依賴公理Armstrong公理設(shè)關(guān)系模式R(U，F(xiàn))，并且X、Y、Z和W是U的子集A1自反律(Reflexivity)若YXU,則F|=X→Y；A2增廣律(Augmentation)若X→Y且ZU，則F|=XZ→YZ；A3傳遞律(Transitivity)若X→Y,Y→Z，則F|=X→Z.三條很有用的推論：

合成規(guī)則由X→Y,X→Z,則X→YZ分解規(guī)則由X→Y及ZY,則X→Z

偽傳遞規(guī)則由X→Y,YZ→W,則XZ→W當(dāng)前95頁，總共111頁。96求閉包的算法只要F中的函數(shù)依賴的左部屬性包含在中間結(jié)果X(i)中，就可以將沒有出現(xiàn)在X(i)中的右部屬性A并入X(i)中。X→A顯然成立算法10.1計(jì)算屬性集X關(guān)于F的閉包X+輸入：模式R的屬性全集U，U上的函數(shù)依賴集F及屬性集X輸出：屬性集X的閉包X+方法：計(jì)算X(i)（i=0,1,

）(1)初值X(0)=X，i=0；(2)X(i+1)=X(i)∪Z；其中，屬性集Z={A|存在V→WF，VX(i)且AW而AX(i)}(3)判斷X(i+1)=X(i)或X(i+1)=U是否成立，若成立轉(zhuǎn)(5)(4)i=i+1，轉(zhuǎn)(2)；輸出X+的結(jié)果X(i+1)當(dāng)前96頁，總共111頁。97求閉包的算法只要F中的函數(shù)依賴的左部屬性包含在中間結(jié)果X(i)中，就可以將沒有出現(xiàn)在X(i)中的右部屬性A并入X(i)中。X→A顯然成立【例10-1】設(shè)關(guān)系模式R(U,F),U={A,B,C,D,E,G},F={AB→C,BC→D,ACD→B,D→EG,BE→C,CE→AG}。求：(BD)+解：令X={BD}(1)初值(X)(0)={BD}(2)在F中尋找左部是BD子集的函數(shù)依賴，D→EG滿足條件。結(jié)果為：(X)(1)={BDEG}。X(0)

X(1)。在F中繼續(xù)尋找左部是BDEG子集的函數(shù)依賴，得BE→C，C不包含在BDEG中，結(jié)果為(X)(2)={BCDEG}在F中繼續(xù)尋找左部是BCDEG子集的函數(shù)依賴，得：BC→D，CE→AG。這里僅有右部屬性A是未出現(xiàn)在(X)(2)

中的屬性，結(jié)果為(X)(3)={ABCDEG}。X(3)

X(2)，雖然F中還有未考察過的函數(shù)依賴，但X(3)

已包含了R中的所有屬性，結(jié)束。輸出結(jié)果：(BD)+={ABCDEG}當(dāng)前97頁，總共111頁。984.關(guān)系模式的規(guī)范化定義10.15如果關(guān)系模式R的每一個(gè)屬性對應(yīng)的域值都是不可再分的，則R1NF。定義10.17如果一個(gè)關(guān)系模式R1NF，且所有非主屬性都完全依賴于R的每個(gè)候選鍵，則R2NF。定義10.18設(shè)R1NF，若在R中沒有非主屬性傳遞依賴于R的候選鍵，則關(guān)系模式R3NF。當(dāng)前98頁，總共111頁。994.關(guān)系模式的規(guī)范化定義10.19若R1NF，而且R中沒有任何屬性傳遞依賴于R中的任一關(guān)鍵字，則RBCNF。定義10.20設(shè)關(guān)系模式R1NF，F(xiàn)是R上的函數(shù)依賴集，對于F中的每一個(gè)函數(shù)依賴X→Y，必有X是R的一個(gè)候選鍵，則RBCNF如果RBCNF，則R上的每一個(gè)函數(shù)依賴中,每個(gè)決定因素都包含侯選鍵多值依賴定義當(dāng)前99頁，總共111頁。1004.關(guān)系模式的規(guī)范化