数据库系统基础知识

数据库管理系统(DatabaseManagement System，DBMS)是数据库系统的核心软件，要在操作系统的支持下工作，解决如何科学地组织和存储数据、如何高效地获取和维护数据的系统软件问题。其主要功能包括数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理、数据组织存储、管理和数据库的建立与维护。

3.DBMS的特征与分类

①特征

数据结构化且统一管理

有较高的数据独立性

提供数据控制功能

②DBMS的分类

二.数据库三级模式两级映像

三.数据库的分析与设计过程

四.数据模型

1.基本概念

2.E-R模型

实体：矩形

联系：菱形

属性：椭圆

3.关系模型

结论1：多对多（m:n）可以转换为一个关系模式

举例：

可见此时转换的关系模式中，

主键：分别是学生的主键（即学号）、课程的主键（即课程号）

其他属性：就是“选课”这个联系原来的所有属性，此图是“成绩”

真题

解析：

记住一下两句话即可：

①实体本身就可以转成一个关系模式（比如“学生”、“课程”等等）

②多对多（m:n）也可以转成一个关系模式（比如上面的“选课”）

综上，此题一共可以转换的关系模式数量 = 3 （三个实体）+ 1（一个多对多关系） = 4

故本题选C

五.关系代数

1.关系模式相关名词

2.关系的三种类型

真题

解析：

外模式（External Schema）对应于用户视图（View），即用户看到的数据结构。

模式（Conceptual Schema）对应于基本表（Base Table），即全局逻辑结构。

内模式（Internal Schema）对应于存储文件（Stored File），即物理存储结构。

故本题选B

3.七种基本运算

序号	操作名称	数学符号	含义简述	SQL 对应关键字
①	并	∪	两个结果集合并（去重）	`UNION`
②	交	∩	取两个结果集的公共部分	`INTERSECT`
③	差	−	属于前者但不属于后者的部分	`EXCEPT` 或 `MINUS`
④	笛卡尔积	×	两个表的所有行进行任意组合	`CROSS JOIN` 或 `FROM A, B`
⑤	投影	π	选择指定的列（垂直筛选）	`SELECT 列名`
⑥	选择	σ	选择满足条件的行（水平筛选）	`WHERE`
⑦	连接	⋈	根据条件将两个表关联起来	`JOIN` / `INNER JOIN`

注意：其中的选择是where，而select是投影。（这一点在开发多了以后，可能会混淆。where是选择符合条件的行（比如年龄大于30岁的人），而select是投影，比如我要看课程表的课程名这一列）

真题

解析：

第一空：

自然连接：两个表连接后，重复的列只保留一次。因此R和S自然连接以后，应该有8-2 = 6列（因为A和C两个列重复了，只能保留一次）。如下图所示：

因此第一空选C

第二空：

由题可知R?S是自然选择的意思

由于σ这个符号是选择的意思（即where），因此肯定是选自然选择之后的全部的列，即上图的那6列，因此就对应π1,2,3,4,7,8（π就是select的意思，阿拉伯数字表示列的序号）

∧ 是与的意思

σ后面的1=5 2>7 3=6就是三个条件，其中1=5和3=6说白了就是自然连接的条件，即R.A = S.A 和 R.C = S.C（即重复的那两列）。而2>7就是R.B>S.E的意思（这也是题目给的条件）

而选项D的7头上加了一个引号，这就不表示第七列了，而是纯阿拉伯数字7，此时这个选项肯定就不能要了，因为肯定和数字7不沾边啊

故第二空选B

解析：

①σ是选择（where）的意思

②选择（σ）出现的越早，效率越高（大多数情况），故本题选D。

而选项ABC都是X（笛卡尔积操作）出现的最早

六.数据库的完整性约束

七.关系型数据库SQL简介

八.关系数据库的规范化

1.函数依赖

2.求候选码（键）

真题

解析：

第一步：将函数依赖关系画成有向图，如下：

第二步：找到入度为0的属性，此图中只有A（入度为0的就是主属性，可与其他属性共同组成候选码）

第三步：将A和其他属性进行组合搭配，能覆盖全图的就是候选码。此时AC组合和AB组合能覆盖全图。（AC组合中，C能推出B，此时ABC凑齐了；AB组合中，AB能推出C，此时ABC也凑齐了。因此AC是候选码，AB也是候选码）。主属性就是包含在候选码中的属性，因此ABC都是主属性。（且一张表的所有属性中，除了主属性，就是非主属性，即二者是互补的）

故本题选B

解析：

第一步：将函数依赖关系画成有向图

第二步：找入度为0的属性，此题A和D的入度为0，因此A、D是主属性。

第三步：将AD与其他属性进行组合，能覆盖全图的就是候选码。此题中ABD组合和ACD组合能覆盖全图。（ABD组合中，AB能推出C，因此凑齐了ABCD，覆盖了全图；ACD组合中，CD能推出B，凑齐了ABCD，覆盖了全图）。因此ABD是候选码，ACD也是候选码。由于主属性就是候选码中的属性，所以此时ABCD都是主属性。

故本题第一空选C，第二空选A

3.非规范化存在的问题

4.规范化理论

①1NF（第一范式）

举一个反例：

下图把一列（高级职称人数）又分成了“教授”和“副教授”两列，这是不允许的。

②2NF（第二范式）

举一个反例：

下图的表，主键是学号+课程号，但是此时学分这一非主属性，只由课程号就可以决定了，这就叫部分依赖。画成图，如下：

③3NF（第三范式）

举一个反例：

下图中，学号是主键，但是非主属性“系主任”，被非主属性“所在系”决定，而所在系才被主键（学号）决定，这就叫非主属性"系主任"被非主属性“所在系”传递依赖。

④BCNF（巴克斯范式）

真题

解析：

由上述推理，可得出A3A5就是主键，第一空选C。

由于A3A5是主键，所以A3A5可推出唯一的一行，说白了就是可以推出其他任意的属性了，

因此A3A5就可以推出A1，但A1还能推出A2，此时形成了A3A5—>A1—>A2，即出现了非主属性的传递依赖，因此不满足3NF。但是经过排查，也没出现非主属性对候选码的部分依赖，所以满足2NF。

故第二空选B。

5.关系模式分解（重要考点：会在下午题出一个小问）

解释：

①模式分解：说白了就是把一张大表，拆成几张小表。

②模式等价的含义：

无损连接性（别拆散了）： 拆开后，你得保证还能拼回去。要是拼回去发现学生张三变成了两个人，或者数据对不上了，那就是“有损”了，这手术就失败了。

保持函数依赖（规矩别丢）： 拆开后，原来的规矩还得在。比如原来规定“学号决定姓名”，拆完后不能变成“学号决定不了姓名”，那数据就乱套了。

既要...又要...（完美手术）： 既没把数据搞丢，也没把规矩搞乱，这才是最牛的分解。

例题：

大白话就是，原来的规矩是需要B来中间倒一手的，你结果拆解的时候，直接把B给抛弃了，那这么重要的属性你给扔了，肯定破坏了原来的依赖关系。

扩展：如果我们额外加了一个A—>C，那这就纯纯是冗余依赖了，因为人家原本A—>B和B—>C就能实现A推出C，你又额外加了这么一手，这是纯多余的。

①无损连接分解

举例

解析：

我们要根据分解后的三个关系模式、题目给的函数依赖，尝试将三个关系模式推导出原来的那一个函数依赖，如果能倒推回去，则说明是无损连接。

如上图所示，成功倒推出原来的那一个大的关系模式，因此这个是无损连接性分解。

注意：上图所谓的关系模式，就是我们日常说的数据库的“表”。

九.数据库的控制功能

1.事务管理

①定义

②事务的四个特性

举例：

原子性：比如银行转钱操作，A扣钱和B加钱这两个操作，整体就看成一个事务，这两个操作不可分。你不能说A扣完钱B不加钱，这不就凭空蒸发了一笔钱么，这显然是不允许的。

一致性：说白了，你在手机app上查到的账户余额是1万，那等你去线下银行柜台查账户余额也得是1万，而不能不一致，要不就坏菜了。

隔离性：就像你在抢演唱会门票，当你正在填写订单还没付款时，别人看到的余票数量依然是你占座之前的数字，直到你真正付完钱，别人才能看到票数减少。

持久性：操作完，数据就被写入文件了，不能后悔了。