软考-中级数据库系统分析师-02 关系数据库

2023-05-06

关系数据库概述

关系模式

可以表示为：R(U,D,dom,F)，一般简化为：R(U)或R(A1,A2,...)

分类：

基本表：真实表
查询表：查询结果对应的表
视图表：虚拟的表

关系的完整性约束

用于保证用户对数据库修改时不会破坏数据的一致性

实体完整性：基本关系R的主属性不能取空值
参照完整性：例如学生的所属院系属性值必须在学院表的院系属性字段取值中
用户定义完整性：对于某一具体的关系数据库的约束条件，可用户指定

关系运算

基本关系代数运算
扩展运算

基本关系代数运算

并（要求两个关系必须有相同的关系模式，如相同的列数量和类型）
差（也是要求有相同的关系模式，属于R且不属于S）
广义笛卡尔积（不要求有相同的关系模式）
投影及广义投影（列选择）（不去重）
选择运算（选择满足条件的元组）（行选择）

扩展的关系运算

交（需要具有相同的关系模式）
连接（扩展的笛卡尔积，即笛卡尔积后进行条件筛选，包括西塔连接【大小于，不等于】、等值连接【等于】、自然连接【要求比较的字段必须是相同的属性组，并且所有相同的属性都得等值判断。并且去掉重复属性组。如果没有重复属性，则转换为普通的笛卡尔积】）

除（结果去重）
外连接（自然连接的扩展）（注意看图中的运算符号）
- 左外连接（左侧为准，右侧补充。不匹配的用NULL填充）
- 右外连接（与上面相反）
- 全外连接（左外+右外，取并集）

元组演算、域演算、查询优化

元组演算

域演算

查询优化

为查询选择最有效的查询计划的过程，节省时间和空间。在关系代数运算中，笛卡尔积、连接运算最耗费时间和空间。（笛卡尔积比连接运算代价更大，因为连接运算会只保留相同的列）

例如，连接前先把各自的表在横向和纵向上进行精简

关系数据库设计基础知识

函数依赖

如果两个相同的X，是否Y一定是相同的。满足则为X决定Y或Y函数依赖于X。

非平凡的函数依赖
平凡的函数依赖（一般不考虑）
完全函数依赖：X的任何一个真子集，都不能决定Y
部分（局部）函数依赖
传递函数依赖

码

候选码：可以决定全部属性，任何一个真子集都不能决定全部属性。
主码（主键）：若有多个候选码，则可以选择一个作为主码。
包含在任何一个（即可）候选码的属性叫主属性，否则叫非主属性
外码（外键）：非此表的码，是另一个表的码

多值依赖

规范化（重点）

1NF（第一范式）

定义：每一个分量是不可再分的数据项

存在的问题：

数据冗余
更新异常（修改操作后数据不一致）
插入异常
删除异常

2NF（第二范式）

定义：当1NF消除了非主属性对码的部分函数依赖

3NF（第三范式）

定义：当2NF消除了非主属性对码的传递函数依赖

BCNF（巴克斯范式）

定义：当3NF消除了主属性对码的部分函数依赖和传递函数依赖

性质：

所有非主属性对每个码都是完全函数依赖
所有主属性对每一个不包含它的码，也是完全函数依赖
没有任何属性完全函数依赖于非码的任何一组属性

4NF（第四范式）

定义：限制关系模式的属性间不允许有非平凡且非函数依赖的多值依赖

注意：如果只考虑函数依赖，则最高为BCNF范式。如果考虑多值依赖，则最高为4NF。只包含多值依赖关系的关系才可能是4NF，如果包含非多值依赖的属性，要拿出来才能组成4NF

5NF（一般不考）

Armstrong公理系统

函数依赖的闭包

函数依赖的闭包
属性的闭包

候选码求解

1、根据函数关系，将所有属性分类

L 只在左边出现：一定是
R 只在右边出现：一定不是
LR 同时在左右出现：可能是，可能不是
NLR 左右都没出现：一定是

2、将所有L和NLR组合起来，设为P，求P的闭包，若为全集U，则为候选码

3、若第2步闭包不是全集，则依次将LR类属性和P组合起来求闭包，只要其闭包为全集，则为候选码。注意：如果LR有多个，则要依次判断，因为可能有多个候选码

最小函数依赖集（极小函数依赖集/最小覆盖）

定义：

所有函数依赖的右侧只有一个属性
没有冗余的函数依赖
所有函数依赖的左侧没有冗余的属性

模式分解

无损连接

定义：一个关系模式分解为若干个关系模式后，通过自然连接和投影等运算仍能还原为原来的关系模式

保持函数依赖

补充知识

平凡和非平凡的函数依赖：X->Y,若Y是X的子集，则为平凡；否则为非平凡
平凡和非平凡的多值依赖：U=X+Y+Z，若X->->Y，且Z为空集，则为平凡；否则非平凡