复习 数据库

数据库复习

Database Review

Posted by XDong on June 27, 2021

数据库复习

第1章

了解数据库管理系统的主要功能

  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功能
  6. 其他功能

理解三级模式和二级映像在数据独立性的作用

  • 模式（schema）：逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。
  • 外模式（external schema）：子模式（subschema）或用户模式，它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。

  • 内模式（internal schema）：存储模式（storage schema），一个数据库只有一个内模式，它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。

  • 外模式/模式映像：保证了数据与程序的逻辑独立性
  • 模式/内模式映像：保证了物理独立性

掌握简单E-R图的建立

E-R图提供了表示实体型、属性和联系的方法

  1. 实体型用矩形表示
  2. 属性用椭圆形表示
  3. 联系用菱形表示（如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接起来）

第2章

掌握在数据表建立时，要有关系完整性约束

关系模型中有三类完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性

  1. 实体完整性：若属性（一个或一组属性）A是基本关系R的主属性，则A不能取空值
  2. 参照完整性：关系模型中的实体之间的联系用关系来表示
  3. 用户定义的完整性：针对某一具体应用的数据必须满足的语义要求

关系代数在查询时的应用（单表、两表、三表）

集合运算符

  • 并：$R \cup S$
  • 差：$R - S$
  • 交：$R \cap S$
  • 笛卡尔积：$R \times S$

专门运算符

  • 选择
  • 投影
  • 连接：等值连接、非等值连接、自然连接
  • 除运算

第3章

掌握SQL语言在查询中的描述

建表

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CREATE TABLE SC(
    Sno CHAR(9),
    Cno CHAR(4),
    Grade SMALLINT,
    PRIMARY KEY(Sno, Cno),
    FOREIGN KEY(Sno) REFERENCES Stduent(Sno),
    FOREIGN KEY(Cno) REFERENCES Student(Cno)
);

单表查询

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SELECT Sno, Con
FROM SC;

SELECT DISTINCT Cno
FROM SC
WHERE Age < 20;

SELECT Sname, Sno, Ssex
FROM Student
WHERE Sname LIKE '欧阳_';

-- 姓刘的
SELECT Sname, Sno, Ssex
FROM Student
WHERE Sname LIKE '刘%'

-- ASC升序 DESC降序
SELECT Sno, Grade
FROM SC
WHERE Cno = '3'
ORDER BY Grade DESC, Sno; 
-- Sno默认为升序

SELECT COUNT(DISTINCT Sno)
FROM SC;

SELECT AVG(Grade)
FROM SC
WHERE Cno = '1';

SELECT Cno, COUNT(Sno)
FROM SC
GROUP BY Cno;

SELECT Sno, AVG(Grade)
FROM SC
GROUP BY Sno
HAVING AVG(Grade) >= 90;

连接查询

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-- 连接查询
SELECT Student.Sno, Sname
FROM Student, SC
WHERE Student.Sno = SC.Sno AND SC.Cno = '2' AND SC.Grade > 90;

SELECT FIRST.Cno, SECOND.Cpno
FROM Course FIRST, Course SECOND
WHERE FIRST.Cpno = SECOND.Cno;

嵌套查询

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-- 嵌套查询
SELECT Sname
FROM Student
WHERE Sno IN (
    SELECT Sno
    FROM SC
    WHERE Cno = '2'
);

SELECT DISTINCT JNO
FROM SPJ
WHERE PNO != (
    SELECT DISTINCT PNO
    FROM S, SPJ
    WHERE S.CITY = '天津' AND S.SNO = SPJ.SNO
);

单表更新、插入、删除

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UPDATE Stduent
SET Sname = '刘层'
WHERE Sno = '2012' AND Sdept = 'IS';

INSERT
INTO Student(Sno, sname)
VALUES('2012', '贺某');

DELETE
FROM Stduent
WHERE Sno = '2012';

视图在数据独立性的作用，会建立简单视图，完成例如查询语句的作用（例如视图可以表述某系学生的课程后和成绩）

视图是从一个或几个基本表（或视图）导出的表，它与基本表不同，是一个虚表。

视图的作用

  1. 视图能简化用户操作
  2. 视图使用户能以多种角度看待同一数据
  3. 视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性
  4. 视图能够对机密数据提供安全保护
  5. 适当的利用视图可以更清晰地表达查询

建立简单视图

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CREATE VIEW IS_S1(Sno, Sname, Grade)
AS
SELECT Stduent.Sno, Sname, Grade
FROM Student, SC
WHERE Sdept = 'IS' AND Stduent.Sno = SC.Sno AND SC.Cno = '1';

CREATE VIEW IS_S2(Cno, Grade)
AS
SELECT Cno, Grade
FROM SC;

第4章

用户身份鉴别

该方法由系统提供一定的方式让用户标识自己的名字或身份。每次用户要求进入系统时，由系统进行核对，通过鉴定后才能提供系统的使用权

分为以下四种方法：

  1. 静态口令鉴别
  2. 动态口令鉴别
  3. 生物特征鉴别
  4. 智能卡鉴别

存储控制

通过定义用户权限和合法权限检查确保只有合法权限的用户访问数据库，所有未授权的人员无法存取数据

自主存取控制方法

在自主存取控制方法中，用户对于不同的数据库对象有不同的存取权限，不同的用户对同一对象也有不同的权限，而且用户还可将其拥有的存取权限转授给其他用户。因此自主存取控制非常灵活。

GRANT授权语句：

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GRANT SELECT
ON TABLE Stduent
TO U2, U3;

GRANT UPDATE(Sno), SELECT
ON TABLE SC
TO PUBLIC
WITH GRANT OPTION;

REVOKE收回语句：

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REVOKE SELECT
ON TABLE SC
FROM PUBLIC;
强制存取控制方法

在强制存取控制方法中，每一个数据库对象被标以一定的密级，每一个用户也被授予某一个级别的许可证。对于任意一个对象， 只有具有合法许可证的用户才可以存取。强制存取控制因此相对比较严格。

视图机制

为不同的用户定义视图，通过视图机制把要保密的数据对无权存取的用户隐藏起来，从而自动地对数据提供一定程度的安全保护。

审计

建立审计日志，把用户对数据库的所有操作自动记录下来放入审计日志中，DBA可以利用审计跟踪的信息，重现导致数据库现有状况的一系列事件，找出非法存取数据的人，时间和内容等。

数据加密

对存储和传输的数据进行加密处理，从而使得不知道解密算法的人无法获知数据的内容。

第5章

能建立断言（类似课本例5.18、5.19、5.20）

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-- 断言
-- 5.18 限制数据库课程最多60名学生选修
CREATE ASSERTION ASSE_SC_DB_NUM
    CHECK (60 >= (SELECT
                  FROM Course, SC
                  WHERE SC.Cno = Course AND Course.Cname = '数据库'));

-- 5.19
CREATE ASSERTION ASSE_SC_CNUM1
    CHECK (60 >= ALL(SELECT COUNT(*)
                     FROM SC
                     GROUP BY Cno))

-- 5.20
CREATE ASSERTION ASSE_SC_CNUM2
    CHECK (60 >= ALL(SELECT COUNT(*)
                     FROM SC
                     GROUP BY Cno, Team));

能够建立级联触发器（类似我们的实验5的1和2）

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-- 定义触发器
GO
CREATE TRIGGER insert_check
    ON SC
    FOR INSERT
AS
BEGIN
    DECLARE @grade SMALLINT
    SELECT @grade = Grade FROM INSERTED
    IF @grade > 100 OR @grade < 0
    BEGIN
        PRINT '输入有误'
    END
    ROLLBACK TRANSACTION
END

GO
CREATE TRIGGER update_sno
    ON SC
    AFTER UPDATE
AS
BEGIN
    DECLARE @sno_old SMALLINT
    DECLARE @sno_new SMALLINT
    SELECT @sno_old = Sno FROM DELETED
    SELECT @sno_new = Sno FROM INSERTED
    UPDATE SC SET Sno = @sno_new WHERE Sno = @sno_old
END

GO
CREATE TRIGGER select_course
    ON SC
    AFTER INSERT
AS 
BEGIN
    DECLARE @count SMALLINT
    DECLARE @sno CHAR(9)
    SELECT @sno = Sno FROM INSERTED
    SELECT @count = 
        COUNT(Sno)
        FROM SC
        WHERE Sno = @sno
    IF @count >= 5
        PRINT '你已经选了5门课程了'
    ROLLBACK TRANSACTION
END

GO
CREATE TRIGGER check_grade
    ON SC
    AFTER UPDATE
AS IF UPDATE(Grade)
BEGIN
    PRINT '不能修改成绩'
    ROLLBACK TRANSACTION
END

GO
CREATE TRIGGER pre_course
    ON SC
    AFTER INSERT
AS
BEGIN
    DECLARE @sno CHAR(4)
    DECLARE @cno CHAR(4)
    DECLARE @pre CHAR(4)
    SELECT @sno = Sno FROM INSERTED
    SELECT @cno = Cno FROM INSERTED
    SELECT @pre = 
        Cpno
        FROM Course
        WHERE Cno = @cno
    IF @pre IS NOT NULL BEGIN
	    INSERT
        INTO SC
        VALUES(@sno, @pre, NULL)
    END
END

第6章

候选码的判断

  1. 如果有属性不在函数依赖集中出现，那么它必须包含在候选码中；
  2. 如果有属性只在函数依赖集右边出现，那么它必不包含在候选码中；
  3. 如果有属性只在函数依赖集的左边出现，则该属性一定包含在候选码中。
  4. 如果有属性或属性组能唯一标识元组，则它就是候选码，也就是说，通过函数依赖所求出的候选码的闭包中，能够包含所有的属性。

范式的辨别

\[1NF \supset 2NF \supset 3NF \supset BCNF \supset 4NF \supset 5NF\]

1NF

第一范式（1NF）指的是要求关系模式R中所有属性都是不可分的基本数据项的范式，记为$R \in 1NF$，第一范式是对关系模式的最起码要求（不能表中有表）

2NF

若关系模式R满足第一范式且每一个非主属性都完全依赖于任何一个候选码，则称该关系模式满足第二范式（2NF），记为$R \in 2NF$

3NF

若$R \in 3NF$，则每一个非主属性既不传递依赖于码，也不部分依赖于码

BCNF

关系模式$R<U,F> \in 1NF$，若对于R的每个函数依赖$X \rightarrow Y$且$X \nsupseteq Y$时，$X$必含有码，则称$R \in BCNF$，即在关系模式R中每个决定因素都包含码

  • 所有非属性码对于每个码都是完全函数依赖
  • 所有非属性码对于每个不包含它的码都是完全函数依赖
  • 没有任何属性完全依赖于非主属性的任何一组属性

掌握计算属性闭包的方法

第11章

了解数据不一致的情形有哪些

  1. 丢失修改
  2. 不可重复读
  3. 读“脏”数据

了解三级封锁协议可避免哪类数据不一致

  • X锁：排他锁，写锁。若事务T对数据对象A加上X锁，只允许T读取和修改A，其他任何事务都不能再对A加任何类型的锁，直到T释放。
  • S锁：共享锁，读锁。若事务T对数据对象A加S锁后，T可以读取A但不能修改A，其他事物只能对A加S锁，不能加X锁，直到T释放。

一级封锁协议

一级封锁协议是：事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放。

可以解决：

  • 丢失修改

二级封锁协议

二级封锁协议是：在一级封锁协议基础增加事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，读完后即可释放S锁。

可以解决：

  • 丢失修改
  • 读脏数据

三级封锁协议

三级封锁协议是：在一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放。

可以解决：

  • 丢失修改
  • 读脏数据
  • 不可重复读

面对一个事务的调度可以把它转换成可串行化的调度的原则是什么？

可串行化调度

可串行化调度是正确的调度

定义：多个事务的并发执行是正确的，当且仅当其结果与按某一次序串行地执行它们时的结果相同，我们称这种调度策略为可串行化的调度。

可串行性时并发事务正确调度的准则

冲突可串行化调度

冲突可串行化调度：保证一个调度中冲突操作次序不变的前提下，通过交换不同事务的非冲突操作的次序，能够得到一个串行调度。

冲突操作：不同事务对同一数据进行的写写、读写操作。

不同事务的冲突操作和同一事务的两个操作是不能交换的。

冲突可串行化调度时可串行化调度的充分条件，不是必要条件

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