一、三级模式结构
- 模型：对现实世界特征的模拟和抽象
- 数据模型:对现实世界数据特征的抽象
- 数据模型的三要素:
- 数据结构：数据对象存储、组织的集合
- 数据操作：对数据对象操作的集合
- 数据的约束条件：数据对象完整性规则性的集合
外模式：也称子模式或用户模式，是模式的子集，是数据的局部逻辑结构和特征的描述
可以理解为视图
概念模式：也称为模式、逻辑模式， 是数据库中全体数据的全局逻辑结构和特性的描述
可以理解为基本表
内模式：也称存储模式和物理模式， 一个数据库只有一个内模式。是数据在数据库系统中的内部表示，即数据的物理结构和存储 方式的描述
可以理解为存储文件
两级映像：
外模式/模式：保证了当模式改变时，外模式不用变— 逻辑独立性
模式/内模式：保证了当内模式改变时，模式不用变— 物理独立性
数据库的模式：是全局逻辑结构，是数据库的中心和关键，它独立于其他层次，设计数据模式结构时，首先确定数据库的逻辑模式
数据库管理系统
功能：
数据定义：数据定义语言DDL，对数据库结构进行描述，包括外模式、 模式、内模式，完整性、安全保密定义等
数据操作：数据操作语言DML，方便外部程序、用户对数据的CRUD
数据库运行管理：安全检查、完整性检查、事件检查、自动恢复等
数据组织、存储和管理：数据字典、用户数据、存取路径等
数据的建立和维护：数据的初始建立，数据库的性能分析、 数据库的重建
其它功能：数据库之间的通信、数据之间的转换等
数据结构化且统一管理：将数据与程序逻辑分离，数据独立存储，即描述数据的结构、 特征，且描述数据之间的关联。数据由统一的数据管理系统管 理，实现数据的分享。
有较高的数据独立性：是指数据与程序的独立，数据的定义从程序中独立出去，程序 只关心程序的逻辑结构，而不关心数据的存储结构，简化了应 用程序的开发，包括物理独立性、逻辑的独立性。
数据控制功能：数据管理系统提供了数据控制功能，提供数据的共享
特征：
安全性保护：保护数据库，防止被不合法的数据操作引起数据的读取、破坏 等，用户只能按照规定进行处理
完整性保护：数据库的正确性、相容性，避免合法用户数据库的异常操作引 发数据的异常，确保数据正确，避免异常更新
并发控制：避免多用户同时对某数据进行操作，防止数据不一致性，包括 丢失更新、不可重复读，读脏数据。主要是破坏了事物的隔离性，并发控制协调并发数据的操作，保证数据不被破坏，避免 用户读取不正确的数据。
故障恢复：内部故障、系统故障、介质故障，后期细化介绍
数据库术语：
关系：一个关系R对应一张二维表，二维表名就是关系名
属性：二维表中的一列称为属性，其中A1,A2...An为属性名 列的值称为属性值，属性值的取值范围为值域
域：属性A1,A2...An的取值范围
关系模式：对关系的描述（有哪些属性，各个属性之间的依赖关系如何），记为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为属性组U中属性的域，DOM为属性向域的映 象集合，F为属性间数据的依赖关系集合。
通常将关系模式简记为
R(U) 或R(A1,A2,...,An )
R为关系名
A1,A2,...An为属性名或者域名
属性向域的映像常常直接说明属性的类型和长度
通常在关系模式主属性上加下划线表示该属性为主码属性
例：学生关系模式S(Sno,Sname,Sex,SD,Age)
元组：二维表中一行称为元组
分量：元组中的一个属性值
主属性/ 非主属性：关系中包含在任何一个候选码中的属性称为主属性或码的属性，不包括在任何一个候选码中的属性称为非主属性或非码属性
候选码/ 候选键：如果在一个关系中，存在一个属性（或属性组）都能用来唯一标识 该关系的元组，并不含有多余的属性，这个属性（或属性组）称为 该关系的候选码或候选键
主码/ 主键：其值能唯一地标识元组中的一个或多个属性，称为主码或关键字（主码是任意一个候选码。）
外码/ 外键：关系中的某个属性（或属性组）不是该关系的主码 或者只是主码的一部分，但却是另一个关系的主码 时，该属性（或属性组）称为这个关系的外码
完整性约束
防止的是对数据的意外破坏
实体完整性：规定基本关系R的主属性A不能取空
用户自定义完整性：就是针对某一具体关系数据库的约束条件，反映某一具体应用 。所涉及的数据必须满足的语义要求，由应用的环境决定
如：年薪必须为30W至60W
参照完整性/引用完整性：
关系模型中，实体间的联系是用关系来描述的，这样自然 就存在着关系和关系间的引用
规定，若F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码K 相对应（基本关系R和S不一定是不同的关系），则R中每 个元组在F上的值必须为
或者取空值
或者等于S中某个元组的主码值
例：员工（员工号，姓名，性别，参加工作时间，职级号 职级（职级号，职级名，薪酬）
关系代数
是一种传统的表达方式，用对关系的运算来表达查询 运算对象、运算结果都为关系
笛卡尔积：
定义1:
D1,D2,...,Dn为任意集合，定义其笛卡尔积为： D1D2...Dn={(d1,d2,...dn) | di e Di ,i=1,2,...n}
其中每个元素(d1,d2,...dn) 叫做一个元组 元组的每个值di叫做元组的一个分量 笛卡尔积可以用二维表来表示
定义2:
D1D2,...,Dn的子集叫做在域D1,D2,...Dn上的关系，记为 R(D1,D2...Dn)，称关系R为n元关系
广义笛卡尔积：
两个元素分别为n目和m目的关系R和S的广义笛卡尔积是一个(n+m)列的元组的集合
元组的前n列是关系R的一个元组 元组的后m列是关系S的一个元组
关系运算
笛卡尔积结果： 属性数：加
元组数：乘
关系运算——投影
关系R的投影是从关系R中选择出若干属性列组成新的关系。
分为两步：
- (1)选择出指定的属性，形成一个可能含有重复行的表。
- (2)删除重复行，形成新的关系。
关系模式中R(A1,A2,...An)，t∈R表示t是R的一个元组，其中A为R中的属性列。t[A(_i)]则表示元组t中相应于属性A(_i)的一个分量。投影的运算表达式为：
在关系二维表中投影是一种垂直操作，它针对二维表中的属性列。
在SQL中，投影运算是一个单目运算，它是从一个关系R中选取所需要的列组成一个新关系。
例：
π(_{名称,单价})(表1)=表2
关系运算——选择
定义：在关系中选择在指定属性上有确定值的关系的子集。表示为：
是从关系R中选择满足给定条件的诸元组
F中的运算对象是属性名（或列的序号）或常数
例：σ(_{1≠6})( R ) : 选取关系R中第一个属性值不等于第六个属性值的元组
例：σ(_{1≠'6'})( R ) : 选取关系R中第一个属性值不等于'6'的元组
关系运算——连接
是从两个关系R和S的笛卡尔积中选取满足一定条件的元组
3种类型
θ连接:
是从两个关系R和S的笛卡尔积中选取满足一定条件的元组
形式定义
xθy为连接条件
θ是比较运算符
X,Y分别为R和S上度数相等，且可比的属性组
tn[X]表示R中tn元组相应于X的一个分量
tm[Y]表示R中tm元组相应于Y的一个分量
等值连接
自然连接:
是一种特殊的等值连接
要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组 ,并且在结果集中将重复属性列去掉
形式定义
tn表示关系R的元组变量，tm表示关系S的元组变量
S去除重复属性B所组成新的元组tm*
R和S具有相同的属性组B，且B=( B1,B2,...,Bk)
假定R的属性为：A1，A2，...，An-k，B1,B2,...Bk 假定S的属性为：B1，B2，...，Bk，Bk+1,Bk+2,...Bm
数据库语言
SQL（Structure Query Language）称为结构化查询语言。是介乎关系代数和元组 验算之间的一种语言，广泛应用于商用系统中，是关系数据库的标准语言
| 语言分类 | 详细描述 |
|---|---|
| 数据查询语句 | select |
| 数据操纵语句(DML) | insert;update;delete; |
| 数据定义语句(DDL) | create;alter;drop;rename;truncate; |
| 事务控制语句(TC) | commit;rollback;savepoint |
| 数据控制语言(DCL) | Grant;Revoke; |