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2012年软考软件设计师重点难点:数据库

2012-3-16 16:38| 发布者: admin| 查看: 1171| 评论: 0

摘要:   数据库管理系统(DBMS)   数据库管理系统(DBMS)是指DBS中对数据进行管理的软件系统,它是DBS的核心成分。DBS中所有与数据库打交道的操作,包括建库、查询、更新及数据控制,都是通过DBMS进行的。数据库管理 ...

  数据库管理系统(DBMS)

  数据库管理系统(DBMS)是指DBS中对数据进行管理的软件系统,它是DBS的核心成分。DBS中所有与数据库打交道的操作,包括建库、查询、更新及数据控制,都是通过DBMS进行的。数据库管理系统总是基于某种数据库模型,可分为网状型、层次型、关系型和面向对象型DBMS。

  数据库管理系统的主要目标:把数据作为可管理的资源处理。

  数据库管理系统的5个重要功能:

  ◆数据库的定义功能:DBMS提供数据定义语言(DDL)定义数据库的3级结构,包括外模式、概念模式、内模式及其相互之间的映象,定义数据的完整性约束、保密限制等条件。因此在DBMS中包括DDL的编译程序。

  ◆数据库的操纵功能:提供数据操纵语言(DML)实现对数据的操作。有4种基本操作:检索(查询)、插入、删除、修改。在DBMS中包括DML的编译程序或解释程序。

  ◆数据库的保护功能:DBMS对数据库的保护主要通过4个子系统:

  A.数据库恢复(在数据库被破坏或数据不正确时,系统有能力把数据库恢复到最近某个正确的状态

  B.数据完整性控制(保证数据库中数据及语义的正确性和有效性,防止任何对数据错误的操作)

  C.多用户环境下的并发控制。

  D.数据安全性控制(防止未被授权的用户蓄谋或无意地存取数据库中的数据,以免数据的泄露或破坏)。

  ◆数据库的维护功能:这部分包括数据库的初始数据载入、转换功能、存储功能、数据库的改组、性能监视功能。

  ◆数据字典(DD):DD管理数据库3级结构的定义。对于数据库的操作都要通过查阅DD才能进行。现在有的大型系统中,把DD单独抽出来自成一个系统,成为一个系统工具,使得DD成为一个比DBMS更高级的用户与数据库之间的接口。

  要注意的是:应用程序并不属于DBMS的范围。应用程序是用主语言和DML编写的,程序中的DML语句由DBMS执行,而其余部分仍由主语言编译程序完成。

  数据库系统(DBS)

  数据库系统是一个复杂的系统,它是采用了数据库技术的计算机系统。因此,它不仅仅是一组对数据进行管理的软件(即DBMS),也不仅仅是一个数据库。它是一个实际可运行的、按照数据库方法存储、维护和向应用系统提供数据支持的系统。它是存储介质、处理对象和管理系统的集合体,由数据库DB、硬件支持系统、软件支持系统和数据库管理员DBA这四部分组成。

  SQL语句

  ◆基本表的定义可用“CREATE TABLE”语句实现,增加属性可以用ALTER...ADD...”语句,删除属性可以用“ALTER...DROP...”语句;删除已存在的表可用“DROP TABLE...”语句。

  ◆视图的定义和撤消

  ◆索引的定义和撤销

  ◆SELECT 查询语句

  ◆DELETE删除语句

  ◆INSERT插入语句

  ◆uPDATE语句

  关系运算

  专门的关系运算包括选择、投影、连接、除等。

  选择(Selection)

  选择又称为限制(Restriction)。它是在关系R中选择满足给定条件的诸元组,记作:

  σF(R) = {t|t∈R ∧ F(t)='真'}

  其中F表示选择条件,它是一个逻辑表达式,取逻辑值‘真’或‘假’。

  逻辑表达式F的基本形式为:

  X1 θ Y1 [ φ X2 θ Y2 ]

  θ表示比较运算符,它可以是>、≥、<、≤、=或≠。X1、Y1等是属性名或常量或简单函数。属性名也可以用它的序号来代替。φ表示逻辑运算符,它可以是僼、∧或∨。[ ]表示任选项,即[ ]中的部分可以要也可以不要,...表示上述格式可以重复下去。

  因此选择运算实际上是从关系R中选取使逻辑表达式F为真的元组。这是从行的角度进行的运算。

  举例

  设有一个学生-课程关系数据库,包括学生关系Student、课程关系Course和选修关系SC。下面的许多例子将对这三个关系进行运算。

  例1 查询信息系(IS系)全体学生

  σSdept='IS'(Student) 或 σ5='IS'(Student)

  例2 查询年龄小于20岁的元组

  σSage<20(Student)

  或σ4<20(Student) 。

  投影(Projection)

  关系R上的投影是从R中选择出若干属性列组成新的关系。记作:

  ΠA(R) = { t[A] | t∈R }

  其中A为R中的属性列。

  举例

  例3 查询学生关系Student在学生姓名和所在系两个属性上的投影:

  ΠSname,Sdept(Student)

  或

  Π2,5(Student)

  结果如图2-7(a)。

  投影之后不仅取消了原关系中的某些列,而且还可能取消某些元组,因为取消了某些属性列后,就可能出现重复行,应取消这些完全相同的行。

  例4 查询学生关系Student中都有哪些系,即查询学生关系Student在所在系属性上的投影

  ΠSdept(Student)

  投影之后不仅取消了原关系中的某些列,而且还可能取消某些元组,因为取消了某些属性列后,就可能出现重复行,应取消这些完全相同的行。

  连接(Join)

  连接也称为θ连接。它是从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组。记作:

  

  其中A和B分别为R和S上度数相等且可比的属性组。θ是比较运算符。连接运算从R和S的笛卡尔积R×S中选取(R关系)在A属性组上的值与(S关系)在B属性组上值满足比较关系θ的元组。

  连接运算中有两种最为重要也最为常用的连接,一种是等值连接(equi-join),另一种是自然连接(Natural join)。

  θ为“=”的连接运算称为等值连接。它是从关系R与S的笛卡尔积中选取A、B属性值相等的那些元组。即等值连接为:

  

 

  自然连接(Natural join)是一种特殊的等值连接,它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组,并且要在结果中把重复的属性去掉。即若R和S具有相同的属性组B,则自然连接可记作:

 

 

  一般的连接操作是从行的角度进行运算。但自然连接还需要取消了重复列,所以是同时从行和列的角度进行运算。

  除(Division)

  给定关系R(X,Y)和S(Y,Z),其中X、Y、Z为属性组。R中的Y与S中的Y&127;可以有不同的属性名,但必须出自相同的域集。R与S的除运算得到一个新的关系P(X),P是R中满足下列条件的元组在X属性列上的投影:元组在X上分量值x的象集Yx包含S在Y上投影的集合。记作:

  

 

  其中Yx为x在R中的象集,x=tr[X]。

  举例

  例6 设关系R、S分别为图2-9中的(a)和(b),R÷S的结果为图2-9(c)。

  在关系R中,A可以取四个值{a1, a2, a3, a4}。其中:

  a1的象集为{(b1,c2), (b2,c3), (b2,c1)}

  a2的象集为{(b3,c7), (b2,c3)}

  a3的象集为{(b4,c6)}

  a4的象集为{(b6,c6)}

  S在(B,C)上的投影为{(b1,c2), (b2,c3), (b2,c1)}

  显然只有a1的象集(B,C)a1包含S在(B,C)属性组上的投影,所以R÷S={a1}。

R

 

S

 

R÷S

A

B

C

B

C

D

A

a1

b1

c2

b1

c2

d1

a1

a2

b3

c7

b2

c1

d1

 

a3

b4

c6

b2

c1

d1

 

a1

b2

c3

b2

c3

d2

 

a4

b6

c6

 

 

 

 

a2

b2

c3

 

 

 

 

a1

b2

c1

 

 

 

 

(a)

(b)

(c)

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