数据库系统原理及其应用总结---ShinePans

第一章  数据库概论

1.在数据库管理技术的发展过程中，数据库独立性最高的是“数据库系统”阶段

2.三大经典的数据结构模型是“关系，层次和网状模型”

3.单个用户使用的数据视图的描写叙述，称为“外模式”，它是用户与DBS的接口

4.DB中，数据的逻辑独立性是指“概念模式改变，外模式与应用程序不变”

5.通过指针链表来表示实体间联系的模型是“网状和层次模型”

6.DB的体系结构分成三层，各自是“逻辑模式，内模式，外模式”

7.DBMS的主要功能有“数据库定义功能，数据库的操纵功能和数据库的执行管理”，DB维护和组织存储管理及数据通信接口等

8.组成数据模型的三大要素是“数据结构，数据操作，数据完整性约束规则”

9.DBMS包含的主要程序“数据库定义语言及编译处理程序，数据操纵语言及编译程序，数据库执行控制程序，实时维护管理程序”

第二章 关系数据库

1.在关系模式中，“关系的主keyword的值不能为空”

2.关系代数的物种基本操作为“并，差，笛卡尔积，投影和选择”

3.设关系R(A,B,C)和S(B,C,D)，则“能够有R连接S，R与S的笛卡尔积，可是R不能够并S，由于属性数目不同”

4.在关系代数中，对一个关系作投影操作后，新关系的元祖个数“小于或等于”原来的关系的元祖个数

5.当属性“年龄”值为1000时，该数据受到了“用户定义完整性”破坏

          实体完整性：主keyword不能取空值  用户完定义完整性：取值范围  參照完整性：不引用不存在的实体

6.关系的元数指”属性的个数“，关系的基数指”元组的个数“，能唯一标识元组的属性集，而无多余属性，该属性集称为”候选keyword“

7.关系模型的三类完整性规则包含：”实体完整性，參照完整性，用户定义完整性“

8.在关系代数的运算中，专门的关系代数运算有：”选择（σ），投影（Π）连接（|x|）除（÷）“

9.θ连接操作是由关系代数的”选择和笛卡尔积“操作组合而成的

10.关系代数是用代数对关系的运算来表达查询的，而关系演算是用”谓词形式“表达查询的，它们分为”元组关系演算和域关系演算“两种

    计算题举例1：

    已知关系R,W,D如图所看到的：

 R:                                                                                                                                    

P	Q	T	Y
2	b	c	d
9	a	e	f
2	b	e	f
9	a	d	e
7	g	e	f
7	g	c	d

W:

T	Y	B
c	d	m
c	d	n
d	f	n

D:

T	Y
c	d
e	f

（1）R1=πY,T(R)   

   解答： 注意：没有同样的元组：

Y	T
d	c
f	e
e	d

（2）R2=σP>5^T=e(R)

 解答： 要求R中 P列的元素大于5且T列中的元素等于e：

P	Q	T	Y
q	a	e	f
7	g	e	f

（3）R3=R|x|W

 解答：连接R与W，要求列同样才干够连接，结果例如以下

P	Q	T	Y	B
2	b	c	d	m
2	b	c	d	n
7	g	c	d	m
7	g	c	d	n

(4)R4=Π[2],[1],[6](σ[3]=[5](RxD))

解答：R与D达卡尔积计算后：  筛选 出 第二列，第一列和第六列 ，而且第三列等于第五列

P	Q	TR	YR	TD	YD
2	b	c	d	c	d
2	b	c	d	e	f
9	a	e	f	c	d
9	a	e	f	e	f
2	b	e	f	c	d
2	b	e	f	e	f
9	a	d	e	c	d
9	a	d	e	c	f
7	g	e	f	c	d
7	g	e	f	e	f
7	g	c	d	c	d
7	g	c	d	e	f

由题目条件：

P	Q	Y
2	b	d
9	a	f
2	b	f
7	g	d
7	g	f

（5）R5=R/D

首先总结一下关系除法的计算方法：

如有R，S例如以下：

R:

A	B	C	D
2	1	a	c
2	2	a	d
3	2	b	d
3	2	b	c
2	1	b	d

S:

C	D	E
a	c	5
a	c	2
b	d	6

上面颜色已标出，S中的CD去R中相应的CD中找，找到同样的行，此时能够看到有3行同样的，各自是 第一行，第三行，第五行，

然后能够看到，CD中的 a，c和b，d列有两个同样的AB列，2,1，而 CD中相应的b，d却仅仅有3,2，所以所除的结果是：

A	B
2	1

由以上方法，能够得第五题的解是：

P	Q
2	b
7	g

计算题举例2：

设教学数据库由三个关系： S（S#，SNAME，AGE，SEX）

                                                SC（S#，C#，GRADE）

                                                  C(C#，CNAME，TEACHER)

使用关系代数式表达下列查询：

（1）查找学号为s3的学生所学的课程名和任课教师名；

        解答：πcname,teacher(σsname='s3'(s|x|c))

(2)查找姓名为WANG学生不学的课程的课程号

        解答：πc#（c）-πc#（σsname=’WANG‘,(s|x|c)）

(3)查找女同学选修的课程名和任课教师名

        解答：πsname，cname，teacher（σsex=’女‘，c#(c)=c#（sc），s#(s)=s#(sc),（s|x|c）） 

第三章：关系DB的标准语言SQL

1.传统的关系模型中的术语与SQL中的术语存在例如以下相应关系，关系模式在SQL中称为”基本表“，存储模式称为”存储文件“，子模式称为”视图“

2.视图是一个虚表，它是一个从”一个或几个基本表中选定某些记录或列“中导出的表

3.Select语句中，”where“子句用于选择满足给定条件的元组，使用”Group By“子句可按指定的列的值分组，同一时候使用”HAVING“子句提取满足条件的元组

4.SQL语言的数据定义功能包含”定义基本表，定义视图和定义索引“

5.SQL语言有两种使用方式，各自是”独立的交互使用方式和嵌入到高级语言方式“

计算题举例：

已知DBS中包括了三个基本表goods（G#，gname，price，type，fact）当中商品表中，G#，gname，商品名，price：单位价格，type：型号，fact：制造商，商场基本表：

shops（s#，sname，addr，manag）当中分别为：商场号，商场名，地址，经理名，基本销售表：SALES（S#，G#，QTY）QTY为数量

1.试用SQL语句完毕下列查询

（1）查询全部电视机的生产厂商，型号，单位价格

select fact,type,price from goods where gname='电视机';

(2)查询同一时候生产电视机和电冰箱的制造商

select fact from goods where goods.gname='电冰箱' and goods.gname='电视机'

(3)查询”吉利“商场所销售的各种商品的商品号和数量

select g#,qty from sales where s# in(select s# from shops where sname='吉利')；

(4)查询销售量最高的商场号和所销售的商品号

select sales.s#,g# from sales where sales.qty=(select max(qty) from sales);

2.试用SQL对基本表做创建和更新操作

(1)创建基本表Goods（类型，长度自定）

create table goods(g# in not null indentity(1,1) primary key,

gname varchar(20) not null,

price numeric(18,0),

fact varchar(20) not null);

(2)将华南厂全部的商品名称，型号和单位价格插到一个已存在的基本表A（gn,gtype,price）中

insert into A (gn,gtype,price) select gname,type,price from goods where gname='华南厂'

(3)将总销量低于1000的全部商品的价格减少10%

update goods set price=price*0.9 where g# in(select g# from (select g#,sum(qty) from sales group by g# having sum(qty)<1000))

第四章 关系数据库设计理论

1.当B属性依赖于A属性时，属性A与B的联系类型是 ： ”多对一或一对一“

2.关系DB规范化是为了解决关系DB中”数据冗余，更新异常“问题而引入的

3.将一个关系模式规分解成多个关系模式时，为了保持原模式所满足的特性，要求分解具有”无损连接性和保持函数依赖性“

4.已知关系例如以下图所看到的：

R:

A	D	E
a1	d1	e2
a2	d6	e2
a3	d4	e3
a4	d4	e4

(1) R中的函数依赖是否成立 :

      1).A->D  (成立)

      2)AD->E( 成立)  

      3)DE->A(成立)

(2)R的候选keyword为 A,DE 

这里复习下候选keyword的求法:

L,R,LR类属性, L累属性都是候选keyword,LR类属性中,可以多个组合,假设可以决定所有,则是候选keyword

(3)R属于"BCNF"范式

"左部决定因素都是R的超keyword"

解答题举例1:

指出下列关系模式最高是第几范式?并说明理由

(1)R(X,Y,Z),F={XY->Z}

解答:

考察F,X,Y是L类属性,(XY+)=XYZ,所以 XY是R的唯一Key,在F中仅仅有一个FD,且左部包括Key,所以是BCNF.

(2)R(X,Y,Z),F={Y->Z,XZ->Y}

解答:

L类属性: X

LR类属性:Y,Z

因为 X+=X, (XY+)=XYZ

即XY是R的一个Key

XZ是R的还有一个Key,

所以X,Y,Z都是主属性,所以∈3NF

解答题举例2:

设关系R例如以下:

课程名	教师名	教师地址
C1	马千里	D1
C2	于得水	D1
C3	余块	D2
C4	于得水	D1

请问:1)R为第几范式,为什么?

解答:

由表:1.课程名->教师名 ,2. 课程名->教师地址 ,3. 教师名->教师地址,由1,2,R的key :课程名

非主属性对单主属性不存在依赖

又由于教师名 不决定课程名,所以 课程名部分决定教师地址  所以R∈3NF

(2)是否存在删除异常?若存在,则说明在什么情况下发生?

存在,当删除教师,教师相应的课程也将被删除,存在删除异常

课程名	教师名
C1	马千里
C2	于得水
C3	余块
C4	于得水

教师名	教师地址
马千里	D1
于得水	D1
余块	D2
于得水	D1

将R分解为如上两个表就可以解决这个问题

解答题举例3

设有关系模式R(U,F1),当中,U={E,F,G,H}

F1={E->G,G->E,F->EG,H->EG,FH->E}

(1)求F的最小依赖集

解答:

        1).单一化: F1={E->G,G->E,F->E,F->G,H->E,H->G,FH->E}

        2).去掉多余属性

             考察FH->E,F+=FEG,H多余,即F->E

        3).去掉多余FD,

               F->E由E->G,F->G推得多余,

               H->E由H->G,G-E推得多余

              所以F'={E->G,G->E,F->G,H-G}

(2)求R的候选keyword

    解答:

L:H,F   所以(FH+)=EGFH

(3)将R分解成满足3NF,且具有无损连接性,保持函数依赖

ρ1={(EG),(FG),(HG)}

   推断ρ1是否具有无损连接性,使用判定表,判定出有损,

ρ2=ρ1∪{FH}

     ={(EG),(FG),(HG),(FH)}

以下总结下无损连接的判定:

步骤:

设有关系模式R(A1,A2,A3,.....An) 和 FD集, 及R的一个分解 ρ={R1,R2,...Rk}

a.构造一张k行n列的判定表

    每一列相应一个属性Ai(1<=j<=n),每一行相应一个分解的模式Ri(1<=i<=k);若Aj∈Ri,则在第i行与第j列交叉处填入符号aj,否则填入bij

b.重复利用F中的每一个FD,改动表中元素,知道不能改动为止

c.假设发现表中某一行变成了a1,a2,.....ak.则是无损分解

否则是有损分解

举例:

无损分解判定法:

设有关系模式R(A,B,C,D),R被分解成ρ={AB,BC,CD} 若R上成立的FD集F1={B->A,C->D} 那么ρ相对F1是否具有无损分解?

ρ的初始判定表:

Ri	A	B	C	D
AB(分解模式)	a1(A∈AB所以是a1)	a2	b13	b14
BC(分解模式)	b21(A∉BC所以是b21)	a2	a3	b24
CD(分解模式)	b31(A∉CD所以是b32)	b41	a3	a4

B,C,D列中同理

又B决定A, C决定D,所以须要将 A中的 b21改动为 a2以与B保持一致,其它同理可得 (颜色已标出)

改完后:

Ri	A	B	C	D
AB(分解模式)	a1	a2	b13	b14
BC(分解模式)	a1	a2	a3	a4
CD(分解模式)	b31	b41	a3	a4

发现: 第二行中 有完整的 a1,a2,a3,a4  所以说是无损分解!