第一章 绪论

一、数据库系统概述

1.数据库的4个基本概念

（1）数据

描述事物的符号记录称为数据

（2）数据库

存放数据的仓库

（3）数据库管理系统

主要功能：
（1）数据定义功能
（2）数据组织、存储和管理
（3）数据操纵功能
（4）数据库的事务管理和运行管理
（5）数据库的建立和维护

（4）数据库系统

由数据库、数据库管理系统、应用程序、数据库管理员组成的存储、管理、处理和维护数据的系统

2.数据库的发展

人工管理阶段——>文件系统阶段——>数据库系统阶段

3.数据库系统的特点

（1）数据（整体）结构化
这就要求在描述数据时不仅要描述数据本身，还要描述数据之间的关系
（2）数据的共享性高、冗余度低且易扩充
数据共享——>减少了数据冗余
（3）数据独立性高
物理独立性：应用程序和数据库中数据的物理存储是相互独立的
逻辑独立性：用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的
（4）数据由数据库管理系统统一管理和控制
数据库管理系统必须提供以下几方面的数据控制功能：
数据的安全性保护
数据的完整性检查
并发控制
数据库恢复

二、数据模型

1.模型分类

（1）第一类：概念模型

概念模型是现实世界到信息世界的第一层现象

信息世界中的基本概念：
1）实体
2）属性：实体所具有的某一特性（如：性别，学号，姓名）
3）码：唯一标识实体的属性（如：学号）
4）实体型：用实体名和属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。
如：学生（姓名，学号，性别）
5）联系：实体之间的联系通常指实体集之间的联系
有：一对一，一对多，多对多

概念模型的一种表示方法：
实体-联系方法（E-R模型）

（2）第二类：逻辑模型和物理模型

逻辑模型，包括层次模型、网状模型、关系模型、面向对象数据模型、对象关系模型、半结构化数数据模型
物理模型，描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，或在磁盘或磁带上存储方式和存取方法

2.数据模型的组成要素

（1）数据结构
描述对象和对象之间的联系
（2）数据操作
（3）数据的完整性约束条件

3.常用的数据模型

（1）层次模型

具体例子：

完整性约束：
插入时，若没有相应双亲结点就不能插入它的子女节点值
删除时，如果删除双亲结点值，则相应的子女节点值也将同时删除

（2）网状模型

具体例子：

（3）关系模型

一些术语：

（4）面向对象数据模型、对象关系数据模型、半结构化数据模型

三、数据库系统的结构

1.数据库系统模式的概念

型： 对一类数据的结构和属性的说明，如（学号，姓名，性别）
值： 型的一个具体赋值，如（12345，李明，男）
模式： 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，仅涉及型的描述（相对稳定）
实例： 模式的一个具体值（相对变动）

2.数据库系统的三级结构

（1）模式（逻辑模式）： 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共视图。
一个数据库只有一个模式，定义模式时，不仅要定义数据的逻辑结构，还要定义数据之间的联系，定义与数据有关的安全性、完整性要求。
（2）外模式（子模式、用户模式）： 是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。
（3）内模式（存储模式）： 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。

3.数据库的二级映像功能与数据独立性

（1）外模式/模式映像
（2）模式/内模式映像

第二章 关系数据库

一、关系数据结构及形式化定义

1.关系 —— 一张二维表

域： 一组具有相同数据类型的值的集合，类似数学中的值域
笛卡尔积： D1XD2XD3X……Dn
关系： 笛卡尔积的子集，表示为R(D1,D2,…Dn)，R表示关系的名字，n是关系的目或度
候选码： 能唯一标识一个元组的属性组
主码： 选定一个候选码作为主码（类似身份证号）
全码： 所有属性都是候选码

基本关系的性质：
（1）列是同质的
每一列中的分量是同一类型的数据，来自同一个域
（2）不同的列可以出自同一个域
（3）列的顺序无所谓
（4）行的顺序无所谓
（5）任意两个元组的候选码不能相同
（6）分量必须取原子值，即每个分量都必须是不可分的数据项

2.关系模式——关系的描述

关系模式可以表示为
R(U,D,DOM,F)
其中R为关系名，U为组成该关系的属性名集合，D为U中属性所来自的域，DOM为属性向域的映像集合，F为属性见数据的依赖关系集合

3.关系数据库

在一个给定的应用领域中，所有关系的集合构成一个关系数据库
型： 也称为关系数据库模式，是对关系数据库的描述
值： 这些关系模式在某一时刻对应的关系的集合

二、关系操作

1.基本的关系操作

常用：查询、插入、删除、修改
其中，查询可分为选择、投影、连接、除、并、差、交、笛卡尔积
基本操作： 选择、投影、并、差、笛卡尔积

2.关系数据语言分类

（1）关系代数
用对关系的运算来表达查询要求
（2）关系演算
用谓词来表达查询要求
（3）SQL（结构化查询语言）
介于关系代数与关系演算之间，是集查询、数据定义语言、数据操纵语言、数据控制语言于一体的关系数据语言

三、关系的完整性

1.实体完整性

主属性不能取空值

2.参照完整性

外码要么取空值，要么等于被参照关系某个元组的主码值

3.用户定义完整性

针对某一具体关系数据库的 约束条件
如某个属性必须取一值，某个非主属性不能取空值，等等

四、关系代数 !

1.传统的集合运算

2.专门的关系运算

（1）选择（限制）

σ F ( R ) = { t ∣ t ∈ R ∧ F ( t ) = ′ 真 ′ } \sigma_F(R)=\{t|t\in R \wedge F(t)='真'\} σF​(R)={t∣t∈R∧F(t)=′真′}

其中，F表示选择条件，取逻辑值“真”或“假”
F的基本形式为$X_1\theta Y_1$，$\theta$的取值如下：

参考资料

1.《数据库系统概论》王珊 萨师煊