数据库系统概论小结

数据库技术是人类生活过程中对数据管理任务的需要而产生的。计算机对数据的管理过程大致经过了三个主要阶段，一、人工管理阶段；二、文件管理阶段；三、数据库管理阶段。随着计算机技术的飞速发展，软、硬件水平的不断提高，人类利用计算机管理数据的能力也越来越高。同人工和文件管理阶段，数据库管理的主要特点是：数据结构化，数据共享性高、冗余度低且以扩充，数据独立性高，有完整的数据库管理系统控制数据的能力和提供数据安全性、完整性和并发控制的能力。 数据库，顾名思义，就是指存放数据的仓库。严格的定义指，长期存储在计算机内、有组织、可共享的大量数据的集合。有了数据库的概念之后，为了利用这种技术，人们提出了数据库管理系统的概念（DBMS），那么DBMS实际上是位于用户与操作系统之间的一层管理软件，其主要功能有：

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

实时数据库首先是一个数据库管理系统,它应具有一般DBMS的基本功能:

1.永久数据管理,包括数据库的定义、存储和维护等;

2.有效的数据存取,包括各种数据库操作、查询处理、存取方法和完整性检查;

3.任务的调度与并发控制;

4.存取控制和安全性检查;

5.数据库恢复机制,增强数据库的可靠性。

关系型数据库具有开放性好、数据处理能力强等特点,在系统中它作为第三 方和用户二次开发的接口,以及内存数据库的转储介质而存在。

一般的，由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员共同构成了一个完整的

数据库系统。数据库技术是计算机领域发展最快的技术之一。数据库技术的发展是沿着数据模型的主线展开的。数据模型是用来描述数据、组织数据和对数据如何进行操作的一种模型，它是数据库系统的核心和基础。数据模型具体的可以分为两类，一类是概念模型；另一类是逻辑模型。概念模型也叫信息模型，是按用户的观点对现实世界的信息和数据进行抽象建模，将事物分为实体、属性和关系，主要用于数据库系统设计阶段，最典型的概念模型即ER图。数据库中常用的逻辑模型有：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型和对象关系模型。

层次模型和网状模型都属于格式化数据模型，属于第一代，目前市场上主流的数据库软件如SQL Server、Orical、MYSQL等都支持关系数据模型，因为关系数据模型有关系代数作为语言模型，有关系数据理论作为理论基础，使得关系数据库拥有数据结构单一、数据共享性高等特点。那我们重点的就是学习关系数据库理论，包括关系操作和关系代数等。常用的关系操作包括查询、插入、删除、修改；其中查询操作又可分为选择、投影、连接、并、交、差、补、笛卡尔积和除运算，这些运算都是建立在关系代数运算上进行的。另外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完整性。

SQL（Structured Query Language），即结构化查询语言，是关系数据库的标准语言，是一种通用的、功能性极强的关系数据库语言。SQL的功能大致分为四类：数据查询（SELECT）、数据定义（CREAT、 DROP、ALTER）、数据操纵（INSERT、UPDATE、DELETE）和数据控制（GRANT、

REVOKE）。SQL语言不仅可以在数据库软件中使用，也可以嵌套在其他高级语言中使用。因此，SQL语句的熟练掌握是学习和使用数据库的基本条件，对同一操作的不同SQL语句最终在计算机中执行的效率也不尽相同。

关系数据理论是数据库逻辑设计中的重要的理论依据，关系的规范化理论可以帮助系统解决插入、删除可能存在的问题。关系模式中可能存在的问题主要有数据冗余太大、更新异常、插入异常和删除异常。函数依赖和范式是规范化理论的核心概念。范式是建立在函数依赖的基础上进行定义的。属性间的依赖关系是关系模式存在问题的根源。通常按属性间依赖情况来区分关系规范化的程度为第一范式、第二范式、第三范式和第四范式。

1NF 消除非主属性对码的部分依赖

消除决 2NF 消除非主属性对码的传递函数依赖

定因素 3NF 非码的

非平凡 消除主属性对码的部分和传递依赖

BCNF 函数依 赖

4NF 消除非平凡且非函数依赖的多值依赖

关系模式的规范化过程主要通过对关系模式的分解来实现的。模式分解的时候注意需要两个问题：无损连接性和保持函数依赖性。

数据库是指对于一个给定的应用环境，构造（设计）优化的数据库逻辑模式和物理结构，并据此建立数据库及其应用系统。数据库的设计目标是为用户和各种应用系统提供一个信息基础设施和高效率的运行环境。高效率的运行环境包括：数据库数据的存取速率、数据存储空间的利用率、数据库系统运行管理的效率等都是高的。“三分技术，七分管理，十二分基础数据”是数据库设计的特点之一。基础数据的收集、入库是数据库建立初期工作量最大、最繁琐、最细致的工作。在以后的数据库过程中更需要不断地把新的数据加到数据库中，是

数据库称为一个“活库”，否则就成了“死库”。而一旦成了死库，系统也就失去了应用价值，原来的投资也就失败了。数据库设计应该和应用系统设计相结合。也就是说，整个设计过程中要把数据库结构设计和对数据的处理设计密切结合起来。传统的软件工程忽视对应用中数据语义的分析和抽象。数据库设计的基本步骤为：

1. 需求分析；——准确分析和了解用户需求

2. 概念结构设计；——通过对用户需求综合、归纳与抽象，形成独立DBMS概念模型

即ER图。

3. 逻辑结构设计；——将概念结构转换为某个DBMS支持的数据模型。即ER图向关

系模型的转换。

4. 物理结构设计；——为逻辑数据模型选取合适的物理存储结构，选择存取方法等。

5. 数据库实施；——数据载入和应用程序编码调试。

6. 数据库运行和维护。

在数据库操作中一个非常重要的概念是数据库恢复技术，是事务处理技术的一种。事务是一系列的数据库操作，是数据库应用程序的基本逻辑单元。数据库恢复机制和并发机制是数据库管理系统的重要组成部分。所谓事务是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全做要么全不做，是一个不可分割的工作单位。事务具有四个特性：原子性、一致性、隔离性和持续性。恢复的基本原理：冗余。建立冗余数据最常用的技术是数据转储和登录日志文件。日志文件是用来记录事务对数据库的更新操作的文件。日志的概念是非常重要的，比如一个SQL Server数据库就是由一个文件和一个日志构成的。登记日志文件必须遵循两条原则，一是登记的次序要严格按并发事务执行的时间次序；二是必须先写日志文件，后写数据库。

事务处理的另一种技术是并发控制技术。数据库是一个共享资源，可以供多个用户使用，尤其在多处理机系统中，当多个用户同时并发的存取同一数据时如果不加控制就可能会存取和存储不正确的数据，破坏事务的一致性和数据库的一致性。并发控制主要是为了保证事务的隔离性和一致性。封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术。

可串行化的定义：多个事务的并发执行是正确的，当且仅当其结果与按一次序串行地执行这些事务时的结果相同，称这种调度策略为可串行化的调度。可串行性是并发事务正确调度的准则。按这个准则规定，一个给定的并发调度，当且仅当它是可串行化的，才认为是正确调度。并发控制机制调度并发事务操作是否正确的判别准则是可串行性，两段锁协议是可串行化调度的充分条件，但不是必要条件。因此，两段锁协议可以保证并发事务调度的正确

性。

除了以上章节的数据库基础篇之外，数据库的发展又有一些新的技术如分布式数据库系统、关系对象数据库系统及多媒体数据库等等。

第二篇：数据库学习总结

数据库原理及应用学习体会

通过一学期的学习，对《数据库原理及应用》基本有利一个整体性的了解和掌握，本书按顺序可以分为4个部分：第一部分为数据库基础部分（第一章至第三章）。第二部分为数据库系统部分（第四章至第八章）第三部分为数据库设计部分（第九章和第十章）。第四部分为数据库应用和数据库新技术部分（第十一章至第十六章）。

第一章 绪论

本章介绍数据库的基本概念以及数据管理技术的发展过程。

1．数据库系统的四个基本概念

（1）数据(Data)是数据库中存储的基本对象，是描述事物的符号记录。

（2）数据库(Database)：数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。它是相互关联的数据的集合，用综合的方法组织数据，低冗余与数据共享，数据具有较高的独立性，保证数据的安全、可靠，最大限度地保证数据的正确性，数据可以并发使用并同时保证数据的一致性。

（3）数据库管理系统(DBMS)：位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。

（4）数据库系统(DBS)：它由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统及数据库管理员构成。

2．数据库的研究可以说从以下三个方面进行：

（1）数据模型：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等。

（2）应用领域：政府、企业、金融、交通、教育、科研等

（3）计算机技术：分布式技术、并行技术、人工智能、多媒体等。

第二章 数据模型和三层模式数据库

本章介绍E-R方法、概念数据模型、传统的三大数据模型、数据库的三层模式以及数据库管理系统的结构等。

1．信息结构与E-R方法。

2．概念数据模型。

3．传统的三大数据模型。

（1）层次模型：用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系。

（2）网络数据模型：网状数据库系统采用网络数据模型作为数据的组织方式。

（3）关系数据模型：用关系（表格数据）表示实体和实体之间联系的模型。 数据独立性与三层结构

（1）数据的独立性：指应用程序与数据的组织和存储结构相互独立的特性。 三层结构：外部层，概念层，存储层。

第三章 关系数据库

本章重点、全面介绍了关系数据库和关系数据模型，包括关系的形式化定义、关系数据模型、关系完整性约束、关系代数和关系数据库的三层模式结构等。

1．关系数据库：在一个给定的应用领域中，所有关系的集合构成一个关系数据库。

2．关系代数：常用的关系操作有并，交，差，广义笛卡尔积，选择，投影，

连接，除，查询，插入，删除，修改等。

3．关系的完整性：实体完整性，参照完整性，用户定义的完整性。

第四章 Microsoft SQL Server数据库基础

本章首先介绍客户\服务器体系结构的概念，特别是数据库服务器的作用，然后介绍SQL Server数据库系统的结构以及如何建立SQL Server数据库。

1．客户/ 服务器体系结构：客户/服务器体系结构是一种合理配置客户端和服务器端应用负载、充分利用系统资源、使系统服务效率更高的一种应用体系结构。

2．三层客户/服务器结构：其优点为可重复使用，性能改善， 易于管理， 易于维护。

3．SQL Server 工具和实用程序：企业管理器，服务管理器，查询分析器，事件探查器，导入和导出数据，服务器网络实用工具，客户端网络实用工具，联机帮助文档。

第五章 关系数据库标准语言——SQL

本章详细介绍了关系数据库标准语言SQL，在表定义功能中介绍了实体完整性、参照完整性和用户定义完整性的实现，还通过大量的实例介绍了SQL查询功能的实现，最后介绍了SQL的宿主使用方式和动态使用方式等。

1．SQL的数据定义功能

2．SQL的数据查询功能

3．视图：单个表派生的视图，多个表派生的视图，视图中的虚列，视图的删除。

4．SQL的数据操作功能：插入，更新，删除等操作

5．SQL的宿主使用：游标

第六章 存储过程、触发器和数据完整性

本章介绍了存储过程、触发器和规则等数据库技术。

1．存储过程提供了封装某一个需要重复执行任务的方法。存储过程在创建时即在服务器上进行编译，所以执行起来比单个SQL语句快，且能减少网络通信的负担。

2．触发器属于一种特殊的存储过程，可以在其中包含复杂的SQL语句。

3．触发器与存储过程的区别在于触发器能够自动执行并且不含有参数。

4．触发器可以划分为三种类别：INSERT触发器、DELETE触发器、UPDATE触发器。

5．数据完整性。

第七章 安全性

本章介绍了数据库的安全问题，包括用户管理和权限管理等内容。

1．安全性措施的层次：物理层，人员层，操作系统层，网络层和数据库系统层

2．安全性控制是数据库管理员（或系统管理员）的一个重要任务，他要充分利用数据库管理系统的安全功能，保证数据库和数据库中数据的安全。

3．SQL Server的身份验证模式 ：标准模式、集成模式和混合模式。

4．用户的分类 ：系统管理员用户， 数据库管理员用户 ，数据库对象用户，数据库访问用户。

5．权限管理：授予权限，查询授权，收回权限，禁止权限，角色与存取控制。

第八章 事务管理

本章介绍数据库的事务管理，包括事务的性质、并发控制和数据库恢复等内容。

1．事务作为一个逻辑工作单元必须有四个属性，称为 ACID（原子性、一致性、隔离性和持久性）属性，只有这样才能成为一个事务。

2．事务的执行需要经过事务的开始、事务提交及事务回滚等三个过程。

3．事务的执行方式有两种，分别是显式事务和隐式事务。

第九章 关系数据理论

本章介绍关系数据理论，包括函数依赖、公理系统、规范化和模式分解等内容。

1．数据冗余：同一个数据在系统中多次重复出现。

2．关系模式设计不当引起的异常问题：数据冗余、操作异常（包括修改异常、插入异常和删除异常）。

3.函数依赖

4．关系模式的分解特性

5．范式：衡量关系模式好坏的标准。

（1）第一范式（1NF）：如果关系模式R的每个关系r的属性值都是不可分的原子值，那么称R 是第一范式的模式。

（2）第二范式（2NF）：如果关系模式是1NF，且每个非主属性完全函数依赖于候选键，那么称R是第二范式（2NF）的模式。

（3）第三范式（3NF）：如果关系模式R是2NF，且每个非主属性都不传递依赖于R的候选键，那么称R是第三范式（3NF）的模式。

（4）BC范式（BCNF）：如果关系模式R是1NF，且每个属性都不传递依赖于R的候选键，那么称R 是BCNF的模式。

6．关系模式设计理论主要用于数据库的逻辑设计过程中。

第十章 数据库设计

本章介绍数据库设计，包括数据库设计的一般过程和内容。

1．数据库设计是建立数据库及其应用系统的技术，是信息系统开发和建议中的核心技术。是一种“反复追寻，逐步求精”的过程。

2．数据库设计的过程(六个阶段)

（1）需求分析阶段：准确了解与分析用户需求（包括数据与处理）

（2）概念结构设计阶段：通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型

（3）逻辑结构设计阶段：将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型，对其进行优化

（4）数据库物理设计阶段：为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构

（5）数据库实施阶段

（6）数据库运行和维护阶段

学习概括：

通过对《数据库系统及应用》一个学期的学习掌握了数据库一些基本概念及数据库的增、删、改、查询、存储过程、触发器：

CREATE DATABASE - 创建新数据库

ALTER DATABASE - 修改数据库

CREATE TABLE - 创建新表

ALTER TABLE - 变更（改变）数据库表

DROP TABLE - 删除表

CREATE INDEX - 创建索引

DROP INDEX - 删除索引

SELECT - 从数据库表中获取数据

UPDATE - 更新数据库表中的数据

DELETE - 从数据库表中删除数据

INSERT INTO - 向数据库表中插入数据

CREATE PROCEDURE – 创建存储过程

CREATE TRIGGER – 创建触发器

第九章的学习是最难也是最重要的：关系模式的异常问题、函数依赖和多值依赖的相关概念、闭包及其计算算法、最小函数依赖集的计算算法、关系模式的分解特性、1NF,2NF,3NF,BCNF,4NF的概念、候选键的求解算法等都是比较难以掌握的，需要多多练习。

学习方法：

1. 掌握上面总结的知识结构、脉络。

2. 认真做好课后习题，认真对待上机实验，写好实验预习报告。

3. 理论与实践结合，可以在掌握基本知识后，上网查找一些数据库使用实例，可以从中得到很多知识。

4. 注意预习和复习。

教学建议：

1. 以应用为主，精讲多练。 上课内容应以实际应用为基础，对于实际中常用到的要多讲，精讲，多练。日常很少用到的可以选择不讲，让学生自学。

2. 讲课以实例为主，根据实例介绍知识，便于学生理解和掌握。

3. 重点多讲多举例，非重点可以简略讲一下。