一、三級模式結構
- 模型：對現實世界特征的模擬和抽象
- 數據模型:對現實世界數據特征的抽象
- 數據模型的三要素:
- 數據結構：數據對象存儲、組織的集合
- 數據操作：對數據對象操作的集合
- 數據的約束條件：數據對象完整性規則性的集合
外模式：也稱子模式或用戶模式，是模式的子集，是數據的局部邏輯結構和特征的描述
可以理解為視圖
概念模式：也稱為模式、邏輯模式， 是數據庫中全體數據的全局邏輯結構和特性的描述
可以理解為基本表
內模式：也稱存儲模式和物理模式， 一個數據庫只有一個內模式。是數據在數據庫系統中的內部表示，即數據的物理結構和存儲 方式的描述
可以理解為存儲文件
兩級映像：
外模式/模式：保證了當模式改變時，外模式不用變— 邏輯獨立性
模式/內模式：保證了當內模式改變時，模式不用變— 物理獨立性
數據庫的模式：是全局邏輯結構，是數據庫的中心和關鍵，它獨立於其他層次，設計數據模式結構時，首先確定數據庫的邏輯模式
數據庫管理系統
功能：
數據定義：數據定義語言DDL，對數據庫結構進行描述，包括外模式、 模式、內模式，完整性、安全保密定義等
數據操作：數據操作語言DML，方便外部程序、用戶對數據的CRUD
數據庫運行管理：安全檢查、完整性檢查、事件檢查、自動恢復等
數據組織、存儲和管理：數據字典、用戶數據、存取路徑等
數據的建立和維護：數據的初始建立，數據庫的性能分析、 數據庫的重建
其它功能：數據庫之間的通信、數據之間的轉換等
數據結構化且統一管理：將數據與程序邏輯分離，數據獨立存儲，即描述數據的結構、 特征，且描述數據之間的關聯。數據由統一的數據管理系統管 理，實現數據的分享。
有較高的數據獨立性：是指數據與程序的獨立，數據的定義從程序中獨立出去，程序 只關心程序的邏輯結構，而不關心數據的存儲結構，簡化了應 用程序的開發，包括物理獨立性、邏輯的獨立性。
數據控制功能：數據管理系統提供了數據控制功能，提供數據的共享
特征：
安全性保護：保護數據庫，防止被不合法的數據操作引起數據的讀取、破壞 等，用戶只能按照規定進行處理
完整性保護：數據庫的正確性、相容性，避免合法用戶數據庫的異常操作引 發數據的異常，確保數據正確，避免異常更新
並發控制：避免多用戶同時對某數據進行操作，防止數據不一致性，包括 丟失更新、不可重復讀，讀臟數據。主要是破壞了事物的隔離性，並發控制協調並發數據的操作，保證數據不被破壞，避免 用戶讀取不正確的數據。
故障恢復：內部故障、系統故障、介質故障，后期細化介紹
數據庫術語：
關系：一個關系R對應一張二維表，二維表名就是關系名
屬性：二維表中的一列稱為屬性，其中A1,A2...An為屬性名 列的值稱為屬性值，屬性值的取值范圍為值域
域：屬性A1,A2...An的取值范圍
關系模式：對關系的描述（有哪些屬性，各個屬性之間的依賴關系如何），記為R（U、D、DOM、 F)， 其中R為關系名，U為組成該關系的屬性名集合，D為屬性組U中屬性的域，DOM為屬性向域的映 象集合，F為屬性間數據的依賴關系集合。
通常將關系模式簡記為
R(U) 或R(A1,A2,...,An )
R為關系名
A1,A2,...An為屬性名或者域名
屬性向域的映像常常直接說明屬性的類型和長度
通常在關系模式主屬性上加下划線表示該屬性為主碼屬性
例：學生關系模式S(Sno,Sname,Sex,SD,Age)
元組：二維表中一行稱為元組
分量：元組中的一個屬性值
主屬性/ 非主屬性：關系中包含在任何一個候選碼中的屬性稱為主屬性或碼的屬性，不包括在任何一個候選碼中的屬性稱為非主屬性或非碼屬性
候選碼/ 候選鍵：如果在一個關系中，存在一個屬性（或屬性組）都能用來唯一標識 該關系的元組，並不含有多余的屬性，這個屬性（或屬性組）稱為 該關系的候選碼或候選鍵
主碼/ 主鍵：其值能唯一地標識元組中的一個或多個屬性，稱為主碼或關鍵字（主碼是任意一個候選碼。）
外碼/ 外鍵：關系中的某個屬性（或屬性組）不是該關系的主碼 或者只是主碼的一部分，但卻是另一個關系的主碼 時，該屬性（或屬性組）稱為這個關系的外碼
完整性約束
防止的是對數據的意外破壞
實體完整性：規定基本關系R的主屬性A不能取空
用戶自定義完整性：就是針對某一具體關系數據庫的約束條件，反映某一具體應用 。所涉及的數據必須滿足的語義要求，由應用的環境決定
如：年薪必須為30W至60W
參照完整性/引用完整性：
關系模型中，實體間的聯系是用關系來描述的，這樣自然 就存在着關系和關系間的引用
規定，若F是基本關系R的外碼，它與基本關系S的主碼K 相對應（基本關系R和S不一定是不同的關系），則R中每 個元組在F上的值必須為
或者取空值
或者等於S中某個元組的主碼值
例：員工（員工號，姓名，性別，參加工作時間，職級號 職級（職級號，職級名，薪酬）
關系代數
是一種傳統的表達方式，用對關系的運算來表達查詢 運算對象、運算結果都為關系
笛卡爾積：
定義1:
D1,D2,...,Dn為任意集合，定義其笛卡爾積為： D1D2...Dn={(d1,d2,...dn) | di e Di ,i=1,2,...n}
其中每個元素(d1,d2,...dn) 叫做一個元組 元組的每個值di叫做元組的一個分量 笛卡爾積可以用二維表來表示
定義2:
D1D2,...,Dn的子集叫做在域D1,D2,...Dn上的關系，記為 R(D1,D2...Dn)，稱關系R為n元關系
廣義笛卡爾積：
兩個元素分別為n目和m目的關系R和S的廣義笛卡爾積是一個(n+m)列的元組的集合
元組的前n列是關系R的一個元組 元組的后m列是關系S的一個元組
關系運算
笛卡爾積結果： 屬性數：加
元組數：乘
關系運算——投影
關系R的投影是從關系R中選擇出若干屬性列組成新的關系。
分為兩步：
- (1)選擇出指定的屬性，形成一個可能含有重復行的表。
- (2)刪除重復行，形成新的關系。
關系模式中R(A1,A2,...An)，t∈R表示t是R的一個元組，其中A為R中的屬性列。t[A\(_i\)]則表示元組t中相應於屬性A\(_i\)的一個分量。投影的運算表達式為：
在關系二維表中投影是一種垂直操作，它針對二維表中的屬性列。
在SQL中，投影運算是一個單目運算，它是從一個關系R中選取所需要的列組成一個新關系。
例：
π\(_{名稱,單價}\)(表1)=表2
關系運算——選擇
定義：在關系中選擇在指定屬性上有確定值的關系的子集。表示為：
是從關系R中選擇滿足給定條件的諸元組
F中的運算對象是屬性名（或列的序號）或常數
例：σ\(_{1≠6}\)( R ) : 選取關系R中第一個屬性值不等於第六個屬性值的元組
例：σ\(_{1≠'6'}\)( R ) : 選取關系R中第一個屬性值不等於'6'的元組
關系運算——連接
是從兩個關系R和S的笛卡爾積中選取滿足一定條件的元組
3種類型
θ連接:
是從兩個關系R和S的笛卡爾積中選取滿足一定條件的元組
形式定義
xθy為連接條件
θ是比較運算符
X,Y分別為R和S上度數相等，且可比的屬性組
tn[X]表示R中tn元組相應於X的一個分量
tm[Y]表示R中tm元組相應於Y的一個分量
等值連接
自然連接:
是一種特殊的等值連接
要求兩個關系中進行比較的分量必須是相同的屬性組 ,並且在結果集中將重復屬性列去掉
形式定義
tn表示關系R的元組變量，tm表示關系S的元組變量
S去除重復屬性B所組成新的元組tm*
R和S具有相同的屬性組B，且B=( B1,B2,...,Bk)
假定R的屬性為：A1，A2，...，An-k，B1,B2,...Bk 假定S的屬性為：B1，B2，...，Bk，Bk+1,Bk+2,...Bm
數據庫語言
SQL（Structure Query Language）稱為結構化查詢語言。是介乎關系代數和元組 驗算之間的一種語言，廣泛應用於商用系統中，是關系數據庫的標准語言
| 語言分類 | 詳細描述 |
|---|---|
| 數據查詢語句 | select |
| 數據操縱語句(DML) | insert;update;delete; |
| 數據定義語句(DDL) | create;alter;drop;rename;truncate; |
| 事務控制語句(TC) | commit;rollback;savepoint |
| 數據控制語言(DCL) | Grant;Revoke; |