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文檔簡介

1、精選優質文檔-傾情為你奉上第一章 數據庫概論 1.人工管理階段,文件系統階段,數據庫階段,高級數據庫階段(對象數據庫技術,分布式數據庫系統,開放數據庫互連技術,xml數據庫技術,現代信息集成技術)2.數據描述:概念設計中:實體,實體集,屬性,實體標識符;邏輯設計中:字段,記錄,文件,關鍵碼;物理設計中:位,字節,字,塊,桶,卷;3.概念模型,邏輯模型(層次,網狀,關系,對象),外部模型,內部模型;4.三層模式(外模式,邏輯模式,內模式),兩級映像(外模式/邏輯模式映像,邏輯模式/內模式映像)5.數據庫系統:數據庫,硬件,軟件,數據庫管理員第二章 關系模型和關系運算理論1.超鍵:能唯一標識元組的

2、屬性或屬性集。候選鍵:不含有多余屬性的超鍵主鍵:用戶選作元祖標識的候選鍵。外鍵:是其他模式的主鍵。實體完整性規則,參照完整性規則,用戶定義的完整性規則關系模式的三層體系結構:關系模式,子模式,存儲模式2.關系代數的5個基本操作:并,差,笛卡爾積,投影,選擇;關系代數的4個組合操作:交,連接,自然連接,除法。關系代數的7個擴充操作:改名,廣義投影,賦值,外連接,外部并,半連接,聚集操作3.關系代數表達式的啟發式優化算法: 盡可能早的執行選擇操作;盡可能早的執行投影操作;避免直接做笛卡爾積第三章 關系數據庫語言SQL1.SQL的組成:數據定義語言,數據操縱語言,嵌入式,數據控制語言2.數據定義:數

3、據類型ok,數據庫,數據表,索引的創建等ok。3.數據查詢,數據更新ok。4,視圖,嵌入式,動態SQL語句,存儲過程。第四章 關系數據庫的規范化設計1.定義1:函數依賴:設有關系模式R(U),U為屬性集,x、y為U的子集,函數依賴(FD)是形為XY的一個命題,只要r是R的當前關系,對r中任意兩個元組t和s,都有tX=sX蘊涵tY=sY,那么稱FDXY在關系模式R(U)中成立。定義2:如果XY和YX同時成立,則可記為XY。定義3:設F是在關系模式R上成立的函數依賴的集合,XY 是一個函數依賴。如果對于R的每個滿足F的關系r也滿足XY ,那么稱F邏輯蘊涵 XY,記為F XY。定義4:設F是函數依賴

4、集,被F邏輯蘊涵的函數依賴全體構成的集合,稱為函數依賴集F的閉包(closure),記為F+。即 F+ = XY | 記為F XY 定義5:對于FD XY,如果YÍX,那么稱XY是一個“平凡的FD”,否則稱為“非平凡的FD”。定義6:設關系模式R的屬性集是U,X是U的一個子集。如果XU在R上成立,那么稱X是R的一個超鍵。如果XU在R上成立,但對于X的任一真子集X1都有 X1U不成立,那么稱X是R上的一個候選鍵。定義7:設F是屬性集U上的FD集,X是U的子集,那么(相對于F)屬性集X的閉包用X+表示,它是一個從F集使用FD推理規則推出的所有滿足XA的屬性A的集合: X+ = 屬性A |

5、 XA 在F+中 定義8:如果關系模式R(U)上的兩個函數依賴集F和G,有F+=G+,則稱F和G是等價的函數依賴集。定義9:如果函數依賴集G滿足下列三個條件,則稱G是最小依賴集: G中每個FD的右邊都是單屬性; G中沒有冗余的F,即G中不存在這樣的函數依賴XY,使得G XY與G等價; G中每個FD的左邊沒有冗余的屬性,即G中不存在這樣的函數依賴XY,X有真子集W使得G XYWY與G等價。定義10:設有關系模式R(U),屬性集為U,R1、Rk都是U的子集,并且有R1R2RkU。關系模式R1、Rk的集合用表示,=R1,Rk。用代替R的過程稱為關系模式的分解。定義11:在泛關系模式R分解成數據庫模式

6、=R1,Rk時,泛關系r在的每一模式Ri(1in)上投影后再連接起來,比原來r中多出來的元組,稱為“寄生元組”(Spurious Tuple)。定義12:設R是一個關系模式,F是R上的一個FD集。R分解成數據庫模式= R1,Rk 。如果對R中滿足F的每一個關系r,都有r=R1(r)R2(r) Rk(r),那么稱分解相對于F是“無損連接分解”(lossless join decomposition),簡稱為“無損分解”,否則稱為“損失分解”(lossy decomposition)。定義13:在無泛關系假設時,對兩個關系進行自然連接中被丟失的元組稱為懸掛元組。定義14:設F是屬性集U上的FD集,

7、Z是U的子集,F在Z上的投影用Z(F)表示,定義為 Z(F)=XY|XYF+,且XY ÍÍZ。定義15:設=R1,Rk 是R的一個分解,F是R上的FD集,如果有Ri(F) F,那么稱分解保持函數依賴集F。定義16:如果關系模式R的每個關系r的屬性值都是不可分的原子值,那么稱R是第一范式(first normal form,簡記為1NF)的模式。定義17:對于FD WA,如果存在XW有XA成立,那么稱WA是局部依賴(A局部依賴于W);否則稱WA是完全依賴。定義18:如果A是關系模式R的候選鍵中屬性,那么稱A是R的主屬性;否則稱A是R的非主屬性。定義19:如果關系模式R是1NF

8、,且每個非主屬性完全函數依賴于候選鍵,那么稱R是第二范式(2NF)的模式。如果數據庫模式中每個關系模式都是2NF,則稱數據庫模式為2NF的數據庫模式。定義20:如果XY,YA,且Y不X和 A不Y,那么稱XA是傳遞依賴(A傳遞依賴于X)。定義21:如果關系模式R是1NF,且每個非主屬性都不傳遞依賴于R的候選鍵,那么稱R是第三范式(3NF)的模式。如果數據庫模式中每個關系模式都是3NF,則稱其為3NF的數據庫模式。定義22:設F是關系模式R的FD集,如果對F中每個非平凡的FD XY,都有X是R的超鍵,或者Y的每個屬性都是主屬性,那么稱R是3NF的模式。定義23:如果關系模式R是1NF,且每個屬性都

9、不傳遞依賴于R的候選鍵,那么稱R是BCNF的模式。如果數據庫模式中每個關系模式都是BCNF,則稱為BCNF的數據庫模式。定義24:設F是關系模式R的FD集,如果對F中每個非平凡的FD XY,都有X是R的超鍵,那么稱R是BCNF的模式。2. 定理1:FD推理規則A1、A2和A3是正確的。設U是關系模式R的屬性集,F是R上成立的只涉及到U中屬性的函數依賴集。FD的推理規則有以下三條:A1(自反性,reflexivity):若YÍXÍU,則 XY 在R上成立。A2(增廣性,augmentation):若 XY在 R上成立,且ZÍU,則 XZYZ 在R上成立。A3(傳遞性

10、,transitivity):若 XY 和YZ 在R上成立,則 XZ 在R上成立。定理2:FD的其他五條推理規則:(1) A4(合并性,union): XY,XZ XYZ。(2) A5(分解性,decomposition): XY,ZÍY XZ。(3) A6(偽傳遞性): XY,WYZ WXZ。(4) A7(復合性,composition): XY,WZ XWYZ。(5) A8: XY,WZ X(WY)YZ。定理3:如果A1An是關系模式R的屬性集,那么XA1An成立的充分必要條件是XAi(i=1,n)成立。定理4:XY能用FD推理規則推出的充分必要條件是YÍX+。定理5:

11、FD推理規則A1,A2,A3是完備的。定理6:設= R1,R2 是關系模式R的一個分解,F是R上成立的FD集,那么分解相對于F是無損分解的充分必要條件是:(R1R2)(R1R2)或(R1R2)(R2R1)。定理7:如果FD XY在模式R上成立,且XY=,那么R分解成=RY,XY 是無損分解。定理8:如果R是3NF模式,那么R也是2NF模式。定理9:如果R是BCNF模式,那么R也是3NF模式。3.算法1:求屬性集X相對于FD集F的閉包X+。設屬性集X的閉包為X+,其計算算法如下:X+ := X ;do old X+ := X+ ;for F中每個FD YZ doif Y ÍÍ

12、X+ then X+ := X+Z ; while(X+ != old X+);算法2:計算函數依賴集F的最小依賴集G。方法:具體過程分三步: 據推理規則的分解性(A5),得到一個與F等價的FD集G,G中每個FD的右邊均為單屬性。 在G的每個FD中消除左邊冗余的屬性。 在G中消除冗余的FD。算法3:無損分解的測試構造一張k行n列的表格,每列對應一個屬性Aj,每行對應一個模式Ri。如果Aj在Ri中,那么在表格的第i行第j列處填上符號aj,否則填上bij。把表格看成模式R的一個關系,反復檢查F中每個FD在表格中是否成立,若不成立,則修改表格中的值。修改方法如下:如果Y值中有一個是aj,那么另一個也

13、改成aj;如果沒有aj,那么用其中一個bij替換另一個值(盡量把下標ij改成較小的數)。一直到表格不能修改為止。(這個過程稱為chase過程)若修改的最后一張表格中有一行是全a,即a1a2an,那么稱相對于F是無損分解,否則稱損失分解。算法4:分解成2NF模式集的算法設關系模式R(U),主鍵是W,R上還存在FD XZ,并且Z是非主屬性和XW,那么WZ就是一個局部依賴。此時應把R分解成兩個模式R1(XZ),主鍵是X;R2(Y),其中Y=U-Z,主鍵仍是W,外鍵是X(REFERENCES R1)。利用外鍵和主鍵的連接可以從R1和R2重新得到R。如果R1和R2還不是2NF,則重復上述過程,一直到數據

14、庫模式中每一個關系模式都是2NF為止。算法5:分解成3NF模式集的算法設關系模式R(U),主鍵是W,R上還存在FD XZ。并且Z是非主屬性,ZÍX,X不是候選鍵,這樣WZ就是一個傳遞依賴。此時應把R分解成兩個模式:R1(XZ),主鍵是X;R2(Y),其中Y=U-Z,主鍵仍是W,外鍵是X(REFERENCES R1)。利用外鍵和主鍵相匹配機制,R1和R2通過連接可以重新得到R。如果R1和R2還不是3NF,則重復上述過程,一直到數據庫模式中每一個關系模式都是3NF為止。算法6:無損分解成BCNF模式集。對于關系模式R的分解(初始時=R),如果中有一個關系模式Ri相對于Ri(F)不是BCN

15、F。據定義4.24可知,Ri中存在一個非平凡FD XY,有X不包含超鍵。此時把Ri分解成XY和RiY兩個模式。重復上述過程,一直到中每一個模式都是BCNF。算法7:無損分解且保持依賴地分解成3NF模式集。 對于關系模式R和R上成立的FD集F,先求出F的最小依賴集,然后再把最小依賴集中那些左部相同的FD用合并性合并起來。 對最小依賴集中,每個FD XY去構成一個模式XY。 在構成的模式集中,如果每個模式都不包含R的候選鍵,那么把候選鍵作為一個模式放入模式集中。第五章 數據庫設計與ER模型定義5.1 把數據庫應用系統從開始規劃,設計,實現,維護到最后被新的系統取代而停止使用的整個期間,稱為數據庫系

16、統生存期。1.數據庫設計的全過程:(1)規劃階段:系統調查,可行性分析,確定數據庫系統的總目標。(2)需求分析階段:分析用戶活動,產生業務流程圖;確定系統范圍,產生系統關聯圖;分析用戶活動涉及到的數據,產生數據流圖;分析系統數據,產生數據字典。(3)概念設計階段:進行數據抽象,設計局部概念模型;將局部概念模型綜合成全局概念模型;評審。(4)邏輯設計階段:把概念模型轉換成邏輯模型;設計外模式;設計應用程序與數據庫的接口;評價模型;修正模型。(5)物理設計階段:存儲記錄結構設計;確定數據存放的位置;存取方法的設計;完整性和安全性考慮;程序設計。(6)數據庫的實現:用DDL定義數據庫結構;組織數據入庫;編址與調試應用程序;數據庫試運行。(7)數據庫的運行于維護2.ER模型(1)基本元素:實

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