10級《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)》作業(yè)復習重點

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1.PPT課件練習

Chap01數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述PPT27-411.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

指使用數(shù)據(jù)庫技術存儲大量有組織相關數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的目標

可實現(xiàn)對有組織、大量相關數(shù)據(jù)進行管理和維護，支持用戶訪問、檢索和更新所需信息。硬件：

計算機身，CPU、內(nèi)存、外存、I/O設備計算機網(wǎng)絡軟件：

操作系統(tǒng)；應用程序開發(fā)工具；實用程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。用戶

應用程序員，負責編寫數(shù)據(jù)庫應用程序

最終用戶，可以是具有專業(yè)背景的用戶，可以是一些并未受過IT訓練的普通用戶數(shù)據(jù)庫管理員DBA，熟悉計算機數(shù)據(jù)處理業(yè)務、負責設計和維護數(shù)據(jù)庫的技術人員文檔及說明書

系統(tǒng)運行所必需的各類文檔和說明書。數(shù)據(jù)庫應用體系結構

客戶/服務器(Client/Server,C/S)結構?？蛻舳薈lient：請求SQL服務的軟件進程。

服務器Server：提供SQL服務的軟件進程。一個服務器可支持多個數(shù)據(jù)庫；一個數(shù)據(jù)庫包含多個關系。

1.4數(shù)據(jù)庫模式(Schema)結構

什么是模式？模式是對某個數(shù)據(jù)庫的規(guī)律結構的完整描述，尋常用一組DDL來描述。數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)物理獨立性

改動存儲結構時，規(guī)律結構可不改變，從而避免應用程序的“感知〞。數(shù)據(jù)規(guī)律獨立性

一個數(shù)據(jù)庫有它的總體結構，而某個應用的需要有各種局部的規(guī)律結構，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)同樣提供映射，實現(xiàn)局部規(guī)律與總體規(guī)律之間的轉換，允許局部規(guī)律有獨立于總體規(guī)律的表示方法。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)獨立性依靠模式分級及模式之間的映像實現(xiàn)。1.5數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)概述

主要指對數(shù)據(jù)庫存取、管理和維護的系統(tǒng)軟件，尋常叫做數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),負責響應和處理各類用戶對數(shù)據(jù)庫的各種操作請求。數(shù)據(jù)存儲器

主要以文件方式存儲數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)

元數(shù)據(jù)metadata：關于數(shù)據(jù)的結構信息。數(shù)據(jù)按元數(shù)據(jù)規(guī)范的格式存儲。

索引index：一種支持對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)有效存取的數(shù)據(jù)結構，以快速查找數(shù)據(jù)項(item)。索引是數(shù)據(jù)的一部分，而對索引的說明則是元數(shù)據(jù)的一部分。Hash表是早期建立索引的主要方法，現(xiàn)一般使用B(Balance)樹。查詢處理器

接受操作請求，把SQL命令轉變?yōu)閷Υ鎯?shù)據(jù)的操作序列，主要問題是優(yōu)化。

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編譯器：負責對查詢或更新語句進行優(yōu)化。解釋器：負責編譯或解釋模式更新。

預編譯器器：完成嵌入在宿主語言中的查詢語句。

查詢優(yōu)化：找到查詢語句的最正確執(zhí)行規(guī)劃，即完成這條語句需要的成本最少。處理三種SQL命令

模式更新：尋常由管理員和設計員使用，改變當前數(shù)據(jù)庫模式。

查詢：對數(shù)據(jù)的詢問。兩種接口：通用的交互式接口(InteractiveSQL)和API。數(shù)據(jù)更新：改變當前數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的狀態(tài)。存儲管理器

接受上層數(shù)據(jù)請求，提取或更新對應的數(shù)據(jù)。包括文件管理和緩沖區(qū)管理。依靠于特定OS。文件file管理：磁盤文件分塊block：1K16K。

負責跟蹤磁盤上文件的位置；從磁盤上獲取數(shù)據(jù)塊，選擇用于存儲這些數(shù)據(jù)塊的內(nèi)存位置緩沖區(qū)buffer管理：文件到內(nèi)存的映像。內(nèi)存分頁page：1K4K。

可以把磁盤上的數(shù)據(jù)塊保存一段時間，但是假使內(nèi)存緊張的話，可以釋放這些數(shù)據(jù)塊，然后利用這些釋放出來的空間保存新的數(shù)據(jù)塊。事務管理器

負責系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性；保證并發(fā)運行的多個SQL命令相互不沖突；保證系統(tǒng)出現(xiàn)故障時不丟失數(shù)據(jù)。

什么是事務Transaction一組按順序執(zhí)行的操作單元

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)允許大量事務并發(fā)地執(zhí)行，保證這些事務全部正確的執(zhí)行是DBMS中事務管理程序的任務。事務特性ACID

Atomicity：原子性，一個事務中的一組操作，要么全部執(zhí)行，要么一點也不執(zhí)行。Consistency：一致性，保持正確狀態(tài)

Isolation：隔離性，多個事務并發(fā)運行時，作用效果相互分開。

Durability：持久性，事務完成后，即使系統(tǒng)發(fā)生故障，事務的結果不丟失。如何保持事務特性

日志(logging):為保證持久性，數(shù)據(jù)庫的每一個變化都記錄在單獨的磁盤上

并發(fā)控制(concurrencycontrol):事務必需表現(xiàn)為以孤立的方式執(zhí)行;多個事務的單個動作是按某個順序來執(zhí)行。消除死鎖(deadlockresolution):通過對正在執(zhí)行的事務進行干預，以便其他的事務得以順利的執(zhí)行。

Chap04數(shù)據(jù)庫建模PPT12-32,39-57

chap02關系數(shù)據(jù)模型和chap03關系數(shù)據(jù)庫設計理論

（1）如何計算屬性的閉包？PPT82-86給定函數(shù)依靠集S和屬性集A={A1,A2,?,An}，如何計算A+？1將X初始化為{A1,A2,?,An}，閉包最小集合。

2遍歷S中的每個函數(shù)依靠，對于每個函數(shù)依靠：B1B2?Bm→C

若B1、B2、?、Bm都在X中，而C不在X中，則把C參與X中。

3重復第2步，直到遍歷完S中所有函數(shù)依靠，而沒有新屬性能參與到X中。4最終屬性集X即為屬性集A在函數(shù)依靠集S下的閉包A+。

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（2）屬性閉包和鍵碼之間關系PPT89-92

對于一個關系R，當且僅當{A1,A2,?,An}+是關系R所有屬性的集合，則屬性A1,A2,?,An是關系R的超鍵碼。

可通過計算屬性的閉包確定關系的鍵碼{A1,A2,?,An}+是關系R所有屬性的集合

{A1,A2,?,An}任一真子集的閉包不是關系R所有屬性的集合。

（3）如何求最小函數(shù)依靠集合?PPT95-99

(1)根據(jù)分解規(guī)則，可得到一個與F等價的函數(shù)依靠集G，G中每個函數(shù)依靠右邊均為單屬性。

(2)在G中消除冗余的函數(shù)依靠。

(3)在G中消除每個函數(shù)依靠中左邊冗余的屬性。

（4）如何求函數(shù)依靠的投影?PPT100-103

對于子關系R1的屬性集合U中的每個屬性子集X，計算X+，于是對于滿足以下條件的每個屬性B，函數(shù)依靠X→B在R1中成立：

⑴B是R1的一個屬性，⑵B屬于X+，而且⑶B不屬于X。令T為最終輸出的FD集合，初始化為{}

對于子關系R1的屬性集合U中的每一個子集X，計算X+。該計算依據(jù)FD集合S，可能會涉及一些關系模式R中存在卻不在R1中的屬性。對于所有在X+中且屬于R1的屬性A，將所有的非平凡FDX→A參與到T中

T是在R1中成立的FD基本集，但可能不是最小化基本集?？赏ㄟ^求最小函數(shù)依靠集合的方法構造最小化基本集。

（5）判斷關系是否滿足BCNF和如何分解為BCNFPPT112-121關系R滿足BC范式的兩種情形

關系R中不存在非平凡函數(shù)依靠。(只有平凡函數(shù)依靠)每個非平凡函數(shù)依靠左面包含某個鍵碼(即左面是超鍵碼)。判斷bc范式

找出所有的鍵碼Key；

檢查所有非平凡函數(shù)依靠；左面是否為超鍵碼？

1找一個違背BCNF的非平凡函數(shù)依靠A1A2?An→B1B2?Bm。

注意：函數(shù)依靠右邊包含盡可能多的屬性，要求是{A1,A2,?,An}+(但不是必需)，這樣能夠減少總的工作量。

2把關系R分解成兩個關系：

R1(A1,A2,?,An,B1,B2,?,Bm)。R2(A1,A2,?,An,所有其它屬性)

注意：若不滿足BC范式，則再分解。

（5）判斷關系是否滿足3NF和如何分解為3NFPPT133-137,141一個關系模式總可以分解為滿足3NF的模式這個分解既可恢復信息，又保持所有函數(shù)依靠。如何定義3NF?

關系模式R滿足3NF，當且僅當

若非平凡函數(shù)依靠A1A2?An→B在關系R中成立，

{A1,A2,?,An}是R的超鍵碼或者B是某個鍵碼的組成部份（鍵屬性）。根據(jù)定義，關系Booking(movie,theater,city)滿足3NF。

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⑴對于關系模式R和R上的函數(shù)依靠集合F，先求出F的最小依靠集合G；

⑵對最小依靠集合G中的每個函數(shù)依靠X→Y，用XY去構成分解出的某一個關系模式；⑶若分解出的每一個關系模式都不包含R的任何一個候選鍵碼，則用任何一個候選鍵碼構成一個新的關系模式。

（6）判斷關系是否滿足4NF和如何分解為4NFPPT143-155R中不存在非平凡多值依靠。(只有平凡多值依靠)

R中存在非平凡多值依靠，則要求所有非平凡多值依靠的左面包含某個鍵碼。

上例：關系Star(name,street,city,title,year)中有非平凡多值依靠name→→streetcity左面不是超鍵碼，故不符合4NF。但符合BCNF。(假設增加一個屬性gender表示性別，又符合什么范式？)

注意：鍵碼和超鍵碼只與函數(shù)依靠有關，增加多值依靠并不改變鍵碼的定義。

注意：每個函數(shù)依靠都是一個多值依靠，違背BCNF確定違背4NF；滿足4NF確定滿足BCNF。

注意：4NF在BCNF基礎上，進一步消除非平凡多值依靠引起的冗余。與BCNF分解相像

1找一個違背4NF的多值依靠A→→B，A不是超鍵。2把關系R分解兩個關系：

R1(A,B)；R2(A,所有其它屬性)，若不滿足4NF，則再分解chap05關系代數(shù)

（1）笛卡爾積PPT12-13若要恢復原有信息，需要將分解后關系進行合并。關系合并分為無條件合并和有條件合并。對于關系R和S，笛卡爾積表示為：R×S。結果關系的屬性數(shù)量=R+S

若R和S中出現(xiàn)同名公共屬性，使用“關系名.屬性名〞進行區(qū)別。結果關系的元組：R中的每個元組與S中每個元組的自由組合。元組數(shù)量是R×S。

（2）自然連接PPT14-16若要將分解后關系重新恢復原有信息，需要對關系進行有條件合并，而且必需是自然連接。對于兩個關系R和S，自然連接表示為RS

確鑿說,設A是R和S的公共屬性，當且僅當R的元組r與S的元組s在A上都一致時，元組s和r組合成為RS的一個元組，稱為一個連接元組。

結果關系的屬性：屬性數(shù)量=RUS，去掉其中同名的一個或一組公共屬性；結果關系的元組：R和S在同名公共屬性上一致的元組進行組合配對。

（3）θ連接PPT18-19自然連接必需根據(jù)特定的條件（公共屬性取值一致）進行元組配對，但有時候需要把滿足其他條件的元組進行配對，這個條件可以是任意條件θ，現(xiàn)在一般用c表示這個條件。

對于兩個關系R和S，基于條件c的θ連接表示為RcS，計算步驟：⑴計算R×S，即笛卡爾積；

⑵用條件c做選擇運算：σc(R×S)。（4）關系代數(shù)語法樹PPT22-25

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StarName

σ

Length≥100

∏

Movie.title,Movie.year,length,InColor,

StudioName,StarName

σ

Movie.title=StarIN.titleAND

Movie.year=StarIN.year

×

StarInMovie（5）改名PPT26-28為有效管理，需對關系名和屬性名進行改名。關系名不變，僅改屬性名表示為ρS(A1,A2,?,An)(S)既改關系名，又改屬性名

表示為ρS(A1,A2,?,An)(R)，只改關系名，不改屬性名表示為ρS(R)

（6）綜合練習PPT30-32設有關系：學生(學號,姓名,性別,年齡)選修(學號,課號,成績)課程(課號,課名,教師)完成以下要求：

1.選修課號為‘c2’的學生學號∏學號(σ課號='c2'(選修))

2.選修課號為‘c2’的學生學號和姓名

∏學號,姓名(σ課號='c2'(學生選修))3.選修課名為’Maths’的學生學號和姓名

∏學號,姓名(σ課名=‘Maths’(學生選修課程))設有關系：

學生(學號,姓名,性別,年齡)選修(學號,課號,成績)課程(課號,課名,教師)完成以下要求：

4.選修課號為’c1’或’c2’的學生學號

∏學號(σ課號='c1'(選修))∪∏學號(σ課號='c2'(選修))5.既選修課號為’c1’，亦選修’c2’的學生學號

∏學號(σ課號='c1'(選修))∩∏學號(σ課號='c2'(選修))設有關系：

學生(學號,姓名,性別,年齡)選修(學號,課號,成績)

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課程(課號,課名,教師)完成以下要求：

6.沒選修課號為’c1’的學生學號

∏學號(選修)－∏學號(σ課號='c1'(選修))7.學習全部課程的學生姓名

∏姓名(學生(∏學號,課號(選修)÷∏課號(課程)))8.所學課程包含S3所學課程的學生學號

∏學號,課號(選修)÷∏課號(σ學號=‘S3'(選修))

（7）關系約束PPT39-42關系代數(shù)作為約束語言，兩種方式表示約束：1若R是一個關系代數(shù)表達式，則R＝φ表示‘R的值必需為空’，與‘R中沒有元組’等價。

2若R和S是關系代數(shù)表達式，則RS表示‘任何在R中出現(xiàn)的元組都必需在S中出現(xiàn)’。

當然，S中可能包含其他不在R中出現(xiàn)的元組這兩種方式都能表示等價的語義。R＝φ等價于RφRS等價于R－S＝φ

（8）分組操作PPT50-52表達式γL(R)所產(chǎn)生的關系

⑴把關系R的元組分組。每一組有具有L中分組屬性為特定賦值的所有元組構成。⑵對于每一組，產(chǎn)生如下內(nèi)容的元組：①那個組的分組屬性值。

②本組中所有元組對列表L的屬性聚集操作的結果。

（9）擴展投影PPT53-54擴展投影操作∏L(R)，使它支持在元組上的操作，其投影列表可以是以下所列出的元素之一：1.R的一個屬性。

2.形如x→y的表達式，其中，x和y都是屬性名字。x→y表示R中x屬性取來并重命名為y。

3.形如E→z的表達式，其中E是一個涉及R的屬性、常量、代數(shù)運算或字符串運算的表達式。z是表達式E得到結果屬性的新名字。

（8）外連接PPT57-60連接操作的缺陷

連接操作的一特性質(zhì)是可能產(chǎn)生懸掛元組。而這些元組不能跟另外關系的任何一個元組匹配，所以這種連接操作并不能完全反映原始關系的全部信息。什么是外連接

考慮兩個關系R和S的自然連接，然后再把來自R或S的懸浮元組參與其中，用null的表示符號補齊結果元組中那些