03 数据库系统

三级模式-两级映射

• 内模式（物理级数据库）：如何存储数据（格式等）
• 概念模式（概念级数据库）：表级别（关注【概念模式-内模式映射】）
• 外模式（用户级数据库）：视图（隔绝概念模式的修改【外模式-概念模式映射】，灵活性）

数据库设计过程

ER模型：与物理数据库无关

关系模式：表形式，规范化理论

E-R模型

矩形：实体；椭圆：属性；菱形：关系

子模型集成

• 逐步集成
• 一次集成

集成产生的冲突

• 属性冲突（属性域或取值冲突）
• 命名冲突（同名异义，异名同义）
• 结构冲突（可能一个作为表，一个作为列）

实体型转换为关系模式

• 1：1 - 转成两张表，菱形联系可跟任意一个
• 1：n - 转成两张表，菱形联系跟N
• m：n - 转成三章表，菱形联系单独一张表

ps.即使是多对多对多的，也只需一个关系来表示菱形

关系代数

• 并：注意：相同行只显示一次

• 交

• 差

• 笛卡尔积（✖）：完全组合；属性数为两关系相加；行数为两关系行数相乘

• 投影

• 选择

• 连接：都有的属性只保留一个**（这点和笛卡尔积不同）**；等值连接、自然连接

规范化理论

函数依赖

部分函数依赖：其中的某一个属性，可以形成函数依赖

价值与作用

非规范化可能存在的问题：数据冗余，更新/插入/删除异常

键

• 超键（可能存在冗余属性）：唯一标识元组
• 候选键（超键消除多余属性->候选键，可以有多个）
• 主键（候选键任选一个）
• 外键：其他关系的主键，对表做关联的时候可用

求候选键：图示法

根据依赖关系画依赖图，找到所有入度为0的节点，尝试遍历所有节点，成立则为候选键。注意有可能是多个节点组合成候选键。若没有入度为0的节点，则找既有入度也有出度的节点，同样进行遍历分析。

范式

级别越高，规范程度越高

主属性：属于候选键的一部分

第一范式：当且仅当所有域只包含原子值，即不可再分

第二范式：第一范式的基础上，不存在部分依赖

第三范式：第一范式的基础上，没有非主属性传递依赖于码时

BC范式：所有函数依赖的左边部分必须包含候选键

例题：

答案：C D A

模式分解

• 保持函数依赖分解：函数依赖关系不变（冗余的函数依赖不需要保持）
• 无损分解：可以还原，可通过联结还原成原始的关系模式

或者：表格法

假设有一行全部是a，则说明还原好了，也就是无损分解。

或者：代数运算法（仅限于分解为两个的情况）

并发控制

事务

• 原子性（全做or全不做）
• 一致性（转账前后加起来钱都一样）
• 隔离性
• 持续性

并发存在的问题

• 丢失更新
• 不可重复读
• 读脏数据

封锁协议

死锁

• 预防
• 解除

数据库完整性约束

分类

• 实体完整性约束：如主键不能为空
• 参照完整性约束：外键约束
• 用户自定义完整性约束
• 触发器：更加复杂的用脚本写的约束

数据库安全

数据备份

• 冷备份（静态备份）：数据库关闭情况下的备份
• 热备份（动态备份）：正常运行时的备份

根据备份量区别：

• 完全备份
• 差量备份（备份上一次完全备份之后变化的数据），更有利于备份恢复
• 增量备份

数据库故障与恢复

数据仓库与数据挖掘

数据仓库

• 面向主题
• 集成的
• 相对稳定的（非易失的）
• 反应历史变化（随着时间变化）

反规范化（逆规范化）

牺牲一些空间和规范，提高查询效率

大数据

4V

• volume 数据量
• velocity 速度
• variety 多样性
• value 值