自考《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理》完整版

自考數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理串講筆記第一章數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)目的與要求：本章屬于基礎(chǔ)知識(shí)，主要是對(duì)一些概念的理解和記憶。沒有難點(diǎn)，相對(duì)的重點(diǎn)是數(shù)據(jù)模型的四個(gè)層次，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的全局結(jié)構(gòu)?？己酥R(shí)點(diǎn)與考核要求1.1數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展階段（識(shí)記）1.2數(shù)據(jù)描述的術(shù)語（領(lǐng)會(huì)）1.3數(shù)據(jù)抽象的級(jí)別（領(lǐng)會(huì)）1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS) (領(lǐng)會(huì))1.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）（領(lǐng)會(huì)）1.1數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展幾個(gè)數(shù)據(jù)庫的基本術(shù)語：數(shù)據(jù)： 描述事物的符號(hào)記錄數(shù)據(jù)處理:是指從某些已知的數(shù)據(jù)出發(fā)，推導(dǎo)加工出一些新的數(shù)據(jù)，這些新的數(shù)據(jù)又表示了新的信息。 數(shù)據(jù)管理:是指數(shù)據(jù)的收集、整理、組織、存儲(chǔ)、維護(hù)、檢索、傳送等操作，這部分操作是數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)的基本環(huán)節(jié)，而且是任何數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)中必不可少的共有部分。 數(shù)據(jù)管理技術(shù)：對(duì)數(shù)據(jù)的收集、整理、組織、存儲(chǔ)、維護(hù)、檢索、傳送等操作，基本目的就是從大量的，雜亂無章的，難以理解的數(shù)據(jù)中篩選出有意義的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理是與數(shù)據(jù)管理相聯(lián)系的，數(shù)據(jù)管理技術(shù)的優(yōu)劣，將直接影響數(shù)據(jù)處理的效率。1.人工管理階段（20世紀(jì)50年代中期以前）數(shù)據(jù)不保存在機(jī)器中；）沒有專用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理；）只有程序的概念，沒有文件的概念；）數(shù)據(jù)面向程序。2. 文件系統(tǒng)階段特點(diǎn)與缺陷（20世紀(jì)50年代后期至60年代中期）數(shù)據(jù)可長(zhǎng)期保存在磁盤上； ）數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)有了區(qū)別；）文件組織呈現(xiàn)多樣化；）數(shù)據(jù)不再屬于某個(gè)特定程序，可以重復(fù)使用；）對(duì)數(shù)據(jù)的操作以記錄為單位。文件系統(tǒng)三個(gè)缺陷：）數(shù)據(jù)冗余性）數(shù)據(jù)不一致性）數(shù)據(jù)聯(lián)系弱3.數(shù)據(jù)庫階段（20世紀(jì)60年代后至今）數(shù)據(jù)管理技術(shù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫階段的標(biāo)志是20世紀(jì)60年代末三件大事：）1968年美國(guó)IBM公司推出層次模型的IMS系統(tǒng)；）1969年美國(guó)CODASYL組織發(fā)布了DBTG報(bào)告?？偨Y(jié)了當(dāng)時(shí)各式各樣的數(shù)據(jù)庫，提出網(wǎng)狀模型，爾后于1971年4月正式通過。）1970年美國(guó)IBM公司的E.F.Codd連續(xù)發(fā)表論文，提出關(guān)系模型，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的理論基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫管理階段特點(diǎn)：1)采用數(shù)據(jù)模型表示復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；2)有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性；3)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為用戶提供了方便的用戶接口。4)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供以下四個(gè)方面的數(shù)據(jù)控制功能： 數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)； 數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制； 數(shù)據(jù)庫的完整性； 數(shù)據(jù)庫的安全性；5)增加了系統(tǒng)的靈活性。增加了系統(tǒng)的靈活性對(duì)數(shù)據(jù)的操作不一定以記錄為單位，可以以數(shù)據(jù)項(xiàng)為單位。數(shù)據(jù)庫技術(shù)中的四個(gè)名詞:DB、DBMS、DBS、數(shù)據(jù)庫技術(shù)。其概念是不同的，要分清。DB：數(shù)據(jù)庫（Database)長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、統(tǒng)一管理的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。DBMS：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System)，DBMS是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，為用戶或應(yīng)用程序提供訪問DB的方法，包括DB的建立、查詢、更新及各種數(shù)據(jù)控制。DBMS總是基于某種數(shù)據(jù)模型，可以分為層次型、網(wǎng)狀型、關(guān)系型、面向?qū)ο笮虳BMS。DBS：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Database System),DBS是實(shí)現(xiàn)有組織地、動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，方便多用戶訪問的計(jì)算機(jī)軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)，即采用了數(shù)據(jù)庫技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)：是一門研究數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)、管理和使用的一門軟件學(xué)科。4.高級(jí)數(shù)據(jù)庫階段：）面向?qū)ο蟮母拍罱＃╅_放數(shù)據(jù)庫互連技術(shù)1.2數(shù)據(jù)描述在數(shù)據(jù)處理中，數(shù)據(jù)描述將涉及不同的范疇。從事物的特性到計(jì)算機(jī)中的具體表示，數(shù)據(jù)描述經(jīng)歷了三個(gè)階段概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)。1.概念設(shè)計(jì)中的的數(shù)據(jù)描述）實(shí)體）實(shí)體集）屬性）實(shí)體標(biāo)識(shí)符2.邏輯設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)描述）字段）記錄）文件）關(guān)鍵碼3.物理設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)描述物理存儲(chǔ)介質(zhì)層次）高速緩沖存儲(chǔ)器）主存儲(chǔ)器）快擦寫存儲(chǔ)器）磁盤存儲(chǔ)器）光盤存儲(chǔ)器）磁帶物理存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)描述位、字節(jié)、字、塊、桶和卷4.數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述聯(lián)系及元數(shù)定義：二元聯(lián)系有以下三種類型：1：1聯(lián)系 ：如果實(shí)體集E1中的每個(gè)實(shí)體最多只能和實(shí)體集E2中的一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，反之亦然，好么實(shí)體集E1對(duì)E2的聯(lián)系稱為“一對(duì)一聯(lián)系”，記為“1：1”。1：N聯(lián)系 ：如果實(shí)體集E1中每個(gè)實(shí)體與實(shí)體集E2中任意個(gè)（零個(gè)或多個(gè)）實(shí)體有聯(lián)系，而E2中每個(gè)實(shí)體至多和E1中的一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，那么E1對(duì)E2的聯(lián)系是“一對(duì)多聯(lián)系”，記為“1：N”。M：N聯(lián)系 ：如果實(shí)體集E1中每個(gè)實(shí)體與實(shí)體集E2中任意個(gè)（零個(gè)或多個(gè)）實(shí)體有聯(lián)系，反之亦然，那么E1對(duì)E2的聯(lián)系是“多對(duì)多聯(lián)系”，記為“M：N”。1.3數(shù)據(jù)抽象的級(jí)別1.數(shù)據(jù)抽象的過程根據(jù)抽象的級(jí)別定義了四種模型：）概念數(shù)據(jù)模型）邏輯數(shù)據(jù)模型）外部數(shù)據(jù)模型）內(nèi)部數(shù)據(jù)模型2.概念模型）四種模型中，概念模型的抽象級(jí)別最高。）概念模型的特點(diǎn):(p12)3.邏輯模型邏輯模型的特點(diǎn):(p13)（1）（4）邏輯模型的分類：）層次模型）網(wǎng)狀模型）關(guān)系模型三種邏輯數(shù)據(jù)模型的比較？如P17圖4.外部模型外部模型的特點(diǎn):(p17)從整個(gè)系統(tǒng)考察，外部模型的優(yōu)點(diǎn)。5.內(nèi)部模型是數(shù)據(jù)庫最底的抽象，它描述數(shù)據(jù)在磁盤或磁帶上的存儲(chǔ)方式、存取設(shè)備和存取方法。6.三層模式和兩級(jí)映象三層模式體系結(jié)構(gòu)）外模式：是用戶與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的接口，是用戶用到的那部分?jǐn)?shù)據(jù)的描述。）邏輯模式：是數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)的描述。）內(nèi)模式：是數(shù)據(jù)庫在物理存儲(chǔ)方面的描述，定義所有內(nèi)部記錄類型、索引和文件的組織方式，以及數(shù)據(jù)控制方面的細(xì)節(jié)。兩級(jí)映象外模式/邏輯模式映象：用于定義概念模式和內(nèi)模式之間的對(duì)應(yīng)性。一般在內(nèi)模式中描述。 邏輯模式/內(nèi)模式映象：用于定義外模式和概念模式間的對(duì)應(yīng)性。一般在外模式中描述。 7.高度的數(shù)據(jù)獨(dú)立性什么叫數(shù)據(jù)獨(dú)立性？ 是指應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨(dú)立，不受影響。在修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，盡可能不修改應(yīng)用程序，則稱系統(tǒng)達(dá)到了數(shù)據(jù)獨(dú)立性目標(biāo)。數(shù)據(jù)獨(dú)立性分為物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性和邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性：物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性：修改內(nèi)模式時(shí)盡量不影響概念模式及外模式，則達(dá)到物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性。邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性：修改概念模式時(shí)盡量不影響外模式和應(yīng)用程序。1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）1.DBMS的目標(biāo)與任務(wù)：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要任務(wù)是完成用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫的存取請(qǐng)求，即檢索、插入、更新或刪除等操作。DBMS的目標(biāo)：用戶界面友好、功能完善、結(jié)構(gòu)清晰、高效率、開放性 2.DBMS的工作模式(p20圖)3.DBMS的主要功能：）數(shù)據(jù)庫的定義功能）數(shù)據(jù)庫的操縱功能）數(shù)據(jù)庫的保護(hù)功能（數(shù)據(jù)庫恢復(fù)、數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫完整性和數(shù)據(jù)庫安全性）數(shù)據(jù)庫的維護(hù)功能）數(shù)據(jù)字典1.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)1.DBS由四部分組成：數(shù)據(jù)庫、硬件、軟件、數(shù)據(jù)庫管理員。2.數(shù)據(jù)庫管理員定義及職責(zé)。(素質(zhì)+職責(zé))3.DBS的全局結(jié)構(gòu)及DBS的效益。（數(shù)據(jù)庫用戶+界面+DBMS+磁盤+DBS的效益）第二章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和ER模型學(xué)習(xí)目的與要求：本章總的目的要求是了解和掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過程。首先掌握ER模型和關(guān)系模型的基本概念，然后掌握概念設(shè)計(jì)中ER模型的設(shè)計(jì)方法，邏輯設(shè)計(jì)中ER模型向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換方法?？己酥R(shí)點(diǎn)與考核要求2.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期（領(lǐng)會(huì)）2.2ER模型的基本概念（綜合應(yīng)用）2.3關(guān)系模型的基本概念（綜合應(yīng)用）2.4ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則（綜合應(yīng)用）2.5ER模型實(shí)例分析（簡(jiǎn)單應(yīng)用）2.6增強(qiáng)ER模型（簡(jiǎn)單應(yīng)用）從軟件生存期談起軟件生存期：是指從軟件的規(guī)劃、研制、實(shí)現(xiàn)、投入運(yùn)行后的維護(hù)、直到它被新的軟件所取代而停止使用的整個(gè)期間。它包括六個(gè)階段：( 規(guī)需設(shè)編試運(yùn)維 ) (1)規(guī)劃階段 (2)需求分析階段 (3)設(shè)計(jì)階段 (4)程序編制階段 (5)調(diào)試階段 (6)運(yùn)行維護(hù)階段 2.1數(shù)據(jù)系統(tǒng)生存期1.什么叫數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期？我們把數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)從開始規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、維護(hù)到最后被新的系統(tǒng)取代而停止使用的整個(gè)期間，稱為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期。2.這個(gè)生存期一般可劃分成以下七個(gè)階段：規(guī)劃、需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行維護(hù)。.2ER模型的基本概念1.ER模型的基本元素實(shí)體、聯(lián)系和屬性2.屬性的分類(簡(jiǎn)單屬性和復(fù)合屬性、單值屬性和多值屬性、存儲(chǔ)屬性和派生屬性)3.聯(lián)系的設(shè)計(jì)4.ER模型的操作（分裂、合并和增刪）5.采用ER模型的數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)步驟采用ER方法進(jìn)行數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)分成三步進(jìn)行： 首先設(shè)計(jì)局部ER模式 然后把各局部ER模式綜合成全局ER模式 最后對(duì)全局ER模式進(jìn)行優(yōu)化 2.3關(guān)系模型的基本概念.關(guān)系模型定義：用二維表格結(jié)構(gòu)表示實(shí)體集、外鍵表示實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為關(guān)系模型。2.基本術(shù)語有：字段(屬性)、字段值(屬性值)、記錄(元組)、二維表格(元組集合、關(guān)系或?qū)嵗?。在這里，括號(hào)中的表述為關(guān)系模型中的術(shù)語。它與表格中術(shù)語可以一一對(duì)應(yīng)。還有，關(guān)系中屬性個(gè)數(shù)稱為元數(shù)，元組個(gè)數(shù)為基數(shù)。3.鍵：由一個(gè)或幾個(gè)屬性組成。(注意鍵不一定是唯一的一個(gè)屬性)。1)超鍵：在關(guān)系中能唯一標(biāo)識(shí)元組的屬性集稱為關(guān)系模式的超鍵。(注意，超鍵也是一個(gè)屬性集，不一定只是一個(gè)屬性)2)候選鍵：不含有多余屬性的超鍵稱為候選鍵。3)主鍵：用戶選作元組標(biāo)識(shí)的一個(gè)候選鍵為主鍵。4)外鍵：某個(gè)關(guān)系的主鍵相應(yīng)的屬性在另一關(guān)系中出現(xiàn)，此時(shí)該主鍵在就是另一關(guān)系的外鍵，如有兩個(gè)關(guān)系S和SC,其中S#是關(guān)系S的主鍵，相應(yīng)的屬性S#在關(guān)系SC中也出現(xiàn)，此時(shí)S#就是關(guān)系SC的外鍵。.關(guān)系的定義和性質(zhì)）關(guān)系定義：關(guān)系是一個(gè)屬性數(shù)目相同的元組的集合。）關(guān)系性質(zhì)(p53)5.三類完整性規(guī)則）實(shí)體完整性規(guī)則：要求關(guān)系中組成主鍵的屬性上不能有空值。 ）參照完整性規(guī)則：要求不引用不存在的實(shí)體。 ）用戶定義完整性規(guī)則：由具體應(yīng)用環(huán)境決定，系統(tǒng)提供定義和檢驗(yàn)這類完整性的機(jī)制。 2.4E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換E-R模型可以向現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)庫模型轉(zhuǎn)換，對(duì)不同的數(shù)據(jù)庫模型有不同的轉(zhuǎn)換規(guī)則。這里只討論E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換方法。1.E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則：（1）實(shí)體類型的轉(zhuǎn)換將每個(gè)實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性即為關(guān)系的屬性，實(shí)體標(biāo)識(shí)符即為關(guān)系的鍵。（2）聯(lián)系類型的轉(zhuǎn)換1)實(shí)體間的聯(lián)系是1:1可以在兩個(gè)實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成兩個(gè)關(guān)系模式中的任意一個(gè)關(guān)系模式的屬性中加入另一個(gè)關(guān)系模式的鍵和聯(lián)系類型的屬性。2)如實(shí)體間的聯(lián)系是1:N則在N端實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中加入1端實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式的鍵和聯(lián)系類型的屬性。3)如實(shí)體間的聯(lián)系是M:N則將聯(lián)系類型也轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，其屬性為兩端實(shí)體類型的鍵加上聯(lián)系類型的屬性，而鍵為兩端實(shí)體鍵的組合。以上各轉(zhuǎn)換規(guī)則，給出了一般情況下E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換方法。但在實(shí)際應(yīng)用中往往還需要根具實(shí)際情況進(jìn)行具體處理。下面以圖書借閱系統(tǒng)的E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型為例。該例中，由于允許同一本書在不同的時(shí)間借給多個(gè)讀者，特別是一個(gè)讀者在不同的時(shí)間可以借同一本書。因而，在多對(duì)多聯(lián)系“借閱”轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式時(shí)，僅有讀者的編號(hào)和圖書的編號(hào)是不能構(gòu)成碼的。例如：（0406010，F(xiàn)33.33,2006-10-10:10:10,2007-02-20:3:00）(0406010,F33.33,2007-5-26：4：00,NULL)說明，按照上述介紹的轉(zhuǎn)換方法得到的關(guān)系模型不一定是最好的。實(shí)際應(yīng)用中，往往還要對(duì)得到的關(guān)系模型進(jìn)行規(guī)范化。2.5和2.6實(shí)例分析，同學(xué)們多看書！1.庫存管理系統(tǒng)的ER模型及轉(zhuǎn)換2.人事管理信息系統(tǒng)的ER模型3.住院管理信息系統(tǒng)的ER模型4.公司車隊(duì)信息系統(tǒng)的ER模型更多優(yōu)質(zhì)自考資料盡在百度貼吧自考樂園俱樂部（第三章關(guān)系模式設(shè)計(jì)理論學(xué)習(xí)目的與要求：本章特點(diǎn)是理論性較強(qiáng)，學(xué)習(xí)者應(yīng)從概念著手，搞清概念間的聯(lián)系和作用。本章總的要求是：了解關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論及其在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中的作用。本章的重點(diǎn)是函數(shù)依賴、無損分解、保持依賴和范式。掌握這些概念并能運(yùn)用它們分析模式分解的特點(diǎn)?？己酥R(shí)點(diǎn)與考核要求3.1關(guān)系模式的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（簡(jiǎn)單應(yīng)用）3.2函數(shù)依賴(FD)（簡(jiǎn)單應(yīng)用）3.3關(guān)系模式的分解特性（簡(jiǎn)單應(yīng)用）3.4范式1NF、2NF、3NF（簡(jiǎn)單應(yīng)用）BCNF（領(lǐng)會(huì)） 分解成BCNF模式集的“分解算法”(識(shí)記)分解成3NF模式集的“合成算法”(綜合應(yīng)用)模式設(shè)計(jì)方法小結(jié)（領(lǐng)會(huì)）3.5多值依賴和第四范式（識(shí)記）3.1關(guān)系模式的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.關(guān)系模式的冗余和異常問題）數(shù)據(jù)冗余）操作異常（修改異常、插入異常和刪除異常） 2.關(guān)系模式的非形式化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則）關(guān)系模式的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能只包含有直接聯(lián)系的屬性，不包括有間接聯(lián)系的屬性）關(guān)系模式的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能使得相應(yīng)關(guān)系中不出現(xiàn)插入、刪除和修改異常。）關(guān)系模式的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能使得相應(yīng)關(guān)系中避免放置經(jīng)常為空值的屬性。）關(guān)系模式的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能使得關(guān)系的等值連接在主鍵和外鍵的屬性上進(jìn)行，并且保證連接以后不會(huì)生成額外的元組。3.2函數(shù)依賴1.函數(shù)依賴的定義設(shè)有關(guān)系模式R(A1，A2，.An)或簡(jiǎn)記為R(U)，X，Y是U的子集，r是R的任一具體關(guān)系，如果對(duì)r的任意兩個(gè)元組t1,t2,由t1X=t2X導(dǎo)致t1Y=t2Y，則稱X函數(shù)決定Y，或Y函數(shù)依賴于X，記為XY。XY為模式R的一個(gè)函數(shù)依賴。這個(gè)定義可以這樣理解：有一張?jiān)O(shè)計(jì)好的二維表，X，Y是表的某些列(可以是一列，也可以是多列)，若在表中的第t1行，和第t2行上的X值相等，那么必有t1行和t2行上的Y值也相等，這就是說Y函數(shù)依賴于X。2.函數(shù)依賴的邏輯蘊(yùn)涵設(shè)F是關(guān)系模式R的一個(gè)函數(shù)依賴集，X,Y是R的屬性子集，如果從F中的函數(shù)依賴能夠推出XY，則稱F邏輯蘊(yùn)涵XY，記為F|=XY。而函數(shù)依賴的閉包F + 是指被F邏輯蘊(yùn)涵的函數(shù)依賴的全體構(gòu)成的集合。3.鍵和FD的關(guān)系鍵是唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集。對(duì)于鍵和函數(shù)依賴的關(guān)系：有兩個(gè)條件：設(shè)關(guān)系模式R(A1,A2.An)，F(xiàn)是R上的函數(shù)依賴集，X是R的一個(gè)子集：1aXA1A2.AnF +（它的意思是X能夠決定唯一的一個(gè)元組）2a不存在X的真子集Y，使得Y也能決定唯一的一個(gè)元組，則X就是R的一個(gè)候選鍵。(它的意思是X能決定唯一的一個(gè)元組但又沒有多余的屬性集)包含在任何一個(gè)候選鍵中的屬性稱為主屬性，不包含在任何鍵中的屬性為非主屬性(非鍵屬性)，（注意） 主屬性應(yīng)當(dāng)包含在候選鍵中。4.函數(shù)依賴(FD)的推理規(guī)則前面我們舉的例子中是以實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來確定一個(gè)函數(shù)依賴的邏輯蘊(yùn)涵，但是我們需要一個(gè)推理規(guī)則才能完全確定F或F+的所有函數(shù)依賴。設(shè)有關(guān)系模式R(U)，X，Y，Z，W均是U的子集，F(xiàn)是R上只涉及到U中屬性的函數(shù)依賴集，推理規(guī)則如下：A1a自反性：如果Y X U,則XY在R上成立。A2a增廣性：如果XY為F所蘊(yùn)涵，Z U，則XZYZ在R上成立。(XZ表示XZ，下同)A3a傳遞性：如果XY和YZ在R上成立，則XZ在R上成立。A4a合并性：如果XY和XZ成立，那么XYZ成立。A6a分解性：如果XY和Z Y成立，那么XZ成立。A5a偽傳性：如果XY和WYZ成立，那么WXZ成立。A7a復(fù)合性：XY， WZ |=XW YZ。A8a通用一致性定理：XY， WZ |=x (X-Y) YZ。5.函數(shù)依賴推理規(guī)則的完備性函數(shù)依賴推理規(guī)則系統(tǒng)(自反性、增廣性和傳遞性)是完備的。由推理規(guī)則的完備性可得到兩個(gè)重要結(jié)論：1a屬性集X + 中的每個(gè)屬性A，都有XA被F邏輯蘊(yùn)涵，即X + 是所有由F邏輯蘊(yùn)含XA的屬性A的集合。 2aF+ 是所有利用Amstrong推理規(guī)則從F導(dǎo)出的函數(shù)依賴的集合。6.函數(shù)依賴集的等價(jià)和覆蓋在關(guān)系模式R(U)上的兩個(gè)函數(shù)依賴集F和G，如果 滿足F + =G + ，則稱F和G是 等價(jià) 的，稱F和G等價(jià)也稱F 覆蓋 G或G覆蓋F。每個(gè)函數(shù)依賴集F都可以被一個(gè) 右部只有單屬性的函數(shù)依賴集 G所覆蓋。如果函數(shù)依賴集合F滿足：(1)F中每一個(gè)函數(shù)依賴的右部都是單屬性；(2)F中的任一函數(shù)依賴XA，其F-XA是不等價(jià)的；(3)F中的任一函數(shù)依賴XA，Z為X的子集。(F-XA)ZA與F不等價(jià)。則稱F為最小函數(shù)依賴集合。如果函數(shù)依賴集F和G等價(jià)，并且G是最小集，那么稱G是F的一個(gè) 最小覆蓋 。這一段并不要求掌握最小集的求法，但是應(yīng)當(dāng)通過其求法理解最小集的概念。3.3關(guān)系模式分解特性1.模式分解中存在的問題模式分解就是將一個(gè)泛關(guān)系模式 R分解成 數(shù)據(jù)庫模式 ，以代替R的過程。它不僅僅是屬性集合的分解，它是對(duì)關(guān)系模式上的函數(shù)依賴集、以及關(guān)系模式的當(dāng)前值分解的具體表現(xiàn)。分解一個(gè)模式有很多方法，但是有的分解會(huì)出現(xiàn)失去函數(shù)依賴、或出現(xiàn)插入、刪除異常等情況，而有的分解則不出現(xiàn)相關(guān)問題。衡量一個(gè)分解的標(biāo)準(zhǔn)有三種：分解具有無損聯(lián)接 ；分解要保持函數(shù)依賴；分解既要保持依賴，又要具有無損聯(lián)接。那么什么是無損聯(lián)接呢?什么又是保持依賴? 2.無損聯(lián)接的定義和性質(zhì)設(shè)R是一關(guān)系模式，分解成=R1,R2，.,Rk，F(xiàn)是R上的一個(gè)函數(shù)依賴集。無損聯(lián)接就是指R中每一個(gè)滿足F的關(guān)系r(也就是一個(gè)關(guān)系實(shí)例)都有r= R1 (r)|X| R2 (r).|X| R3 (r)，即r為它在Ri上的投影的自然聯(lián)接。最簡(jiǎn)單的理解，也就是說，分解后的關(guān)系 自然連接后完全等于 分解前的關(guān)系，則這個(gè)分解相對(duì)于F是無損聯(lián)接分解。 設(shè)R的分解為=R1,R2,F為R所滿足的函數(shù)依賴集，則分解具有無損聯(lián)接性的充分必要條件是：R1R2(R1-R2) R1R2(R2-R1) 也就是說，分解后的兩個(gè)模式的交能決定這兩個(gè)模式的差集，即R1、R2的公共屬性能夠函數(shù)決定R1或R2中的其他屬性，這樣的分解就必定是無損聯(lián)接分解。3.保持函數(shù)依賴的分解在分解過程中，要求模式分解的無損聯(lián)接是必要的，只有無損聯(lián)接分解才能保證任何一個(gè)關(guān)系能由它的那些投影進(jìn)行自然聯(lián)接得到恢復(fù)。 同時(shí)，分解關(guān)系模式時(shí)還應(yīng)保證關(guān)系模式的函數(shù)依賴集在分解后仍在數(shù)據(jù)庫模式中保持不變，這就是保持函數(shù)依賴的問題。也就是所有分解出的模式所滿足的函數(shù)依賴的全體應(yīng)當(dāng)?shù)葍r(jià)于原模式的函數(shù)依賴集。只有這樣才能確保整個(gè)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的語義完整性不受破壞。 3.4范式1.1NF、2NF、3NF、BCNF的定義： 1NF：第一范式即關(guān)系模式中的屬性的值域中每一個(gè)值都是不可再分解的值。如果某個(gè)數(shù)據(jù)庫模式都是第一范式的，則稱該數(shù)據(jù)庫模式是屬于第一范式的數(shù)據(jù)庫模式。 2NF：第二范式如果關(guān)系模式R為第一范式，并且R中每一個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴于R的某個(gè)候選鍵，則稱為第二范式模式。非主屬性、完全函數(shù)依賴、候選鍵三個(gè)名詞的含義。候選鍵就是指可以唯一決定關(guān)系模式R中某元組值且不含有多余屬性的屬性集。非主屬性也就是非鍵屬性，指關(guān)系模式R中不包含在任何建中的屬性。設(shè)有函數(shù)依賴WA，若存在XW，有XA成立，那么稱WA是局部依賴，否則就稱WA是 完全函數(shù)依賴 。 在分析是否為第2范式時(shí)，應(yīng)首先確定候選鍵，然后把關(guān)系模式中的非主屬性與鍵的依賴關(guān)系進(jìn)行考察，是否都為完全函數(shù)依賴，如是，則此關(guān)系模式為2NF。如果數(shù)據(jù)庫模式中每個(gè)關(guān)系模式都是2NF的，則此數(shù)據(jù)庫模式屬于2NF的數(shù)據(jù)庫模式。 3NF：第三范式如果關(guān)系模式R是第二范式，且每個(gè)非主屬性都不傳遞依賴于R的候選鍵，則稱R為第三范式的模式。這里首先要了解傳遞依賴的含義：在關(guān)系模式中，如果YX，XA，且X不決定Y和A不屬于X，那么YA是傳遞依賴。注意的是，這里要求非主屬性都不傳遞依賴于候選鍵。BCNF：這個(gè)范式和第三范式有聯(lián)系，它是3NF的改進(jìn)形式。若關(guān)系模式R是第一范式，且每個(gè)屬性都不傳遞依賴于R的候選鍵。這種關(guān)系模式就是BCNF模式。 縱觀四種范式，可以發(fā)現(xiàn)它們之間存在如下關(guān)系： 5.分解成BCNF模式集的算法對(duì)于任一關(guān)系模式，可找到一個(gè)分解達(dá)到3NF，且具有無損聯(lián)接和保持函數(shù)依賴性。而對(duì)于BCNF分解，則可以保證無損聯(lián)接但不一定能保證保持函數(shù)依賴集。 無損聯(lián)接分解成BCNF模式集的算法： (1)置初值=R; (2)如果中所有關(guān)系模式都是BCNF，則轉(zhuǎn)(4); (3)如果中有一個(gè)關(guān)系模式S不是BCNF，則S中必能找到一個(gè)函數(shù)依賴集XA有X不是S的鍵，且A不屬于X，設(shè)S1 =XA，S2 =S-A，用分解S1 ,S2 代替S，轉(zhuǎn)(2)； (4)分解結(jié)束。輸出。 在這個(gè)過程中，重點(diǎn)在于(3)步，判斷哪個(gè)關(guān)系不是BCNF，并找到X和A。這里，S的判斷用BCNF的定義，而X不是S的鍵則依靠分析。 6.分解成3NF模式集算法： (1)如果R中的某些屬性在F的所有依賴的左邊和右邊都不出現(xiàn)，那么這些屬性可以從R中分出去，單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)關(guān)系模式。 (2)如果F中有一個(gè)依賴XA有XAR，則=R，轉(zhuǎn)(4) (3)對(duì)于F中每一個(gè)XA，構(gòu)成一個(gè)關(guān)系模式XA，如果F有有XA 1 ，XA 2 .XA n ,則可以用模式XA 1 A 2 .A n 代替n個(gè)模式XA 1 ,XA 2 .XA n ; (4)w分解結(jié)束，輸入。 這個(gè)過程的重點(diǎn)是這一句 “對(duì)于F中每一個(gè)XA，構(gòu)成一個(gè)關(guān)系模式XA”，這使我們的分解十分容易，然后依據(jù)合并律(合并律：如果XY和XZ成立，那么XYZ成立)將有關(guān)模式合并即得到所需3NF模式。 7.模式設(shè)計(jì)方法的原則關(guān)系模式R相對(duì)于函數(shù)依賴集F分解成數(shù)據(jù)庫模式=R 1 ,R 2 .R k ，一般具有下面四項(xiàng)特性 ： 中每個(gè)關(guān)系模式R i上應(yīng)具有某種范式性質(zhì)(3NF或BCNF) 無損聯(lián)接性。 保持函數(shù)依賴集。 最小性，即中模式個(gè)數(shù)應(yīng)最少且模式中屬性總數(shù)應(yīng)最少。 一個(gè)好的模式設(shè)計(jì)方法應(yīng)符合下列三條原則： 表達(dá)性 分離性 最小冗余性 8.多值依賴與第四范式（4NF）例: 學(xué)校中某一門課程由多個(gè)教師講授，他們使用相同的一套參考書。關(guān)系模式Teaching(C, T, B)課程C、教師T 和 參考書B多值依賴與第四范式TeachingBCNF:Teach具有唯一候選碼(C，T，B)， 即全碼Teaching模式中存在的問題(1)數(shù)據(jù)冗余度大：有多少名任課教師，參考書就要存儲(chǔ)多少次。(2)插入操作復(fù)雜：當(dāng)某一課程增加一名任課教師時(shí)，該課程有多少本參照書，就必須插入多少個(gè)元組。例如物理課增加一名教師劉關(guān)，需要插入兩個(gè)元組： （物理，劉關(guān)，普通物理學(xué)） （物理，劉關(guān)，光學(xué)原理）(3) 刪除操作復(fù)雜：某一門課要去掉一本參考書，該課程有多少名教師，就必須刪除多少個(gè)元組。(4) 修改操作復(fù)雜：某一門課要修改一本參考書，該課程有多少名教師，就必須修改多少個(gè)元組。 產(chǎn)生原因存在多值依賴。1)多值依賴設(shè)R(U)是一個(gè)屬性集U上的一個(gè)關(guān)系模式， X、 Y和Z是U的子集，并且ZUXY，多值依賴 XY成立當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)R的任一關(guān)系r，r在（X，Z）上的每個(gè)值對(duì)應(yīng)一組Y的值，這組值僅僅決定于X值而與Z值無關(guān)。例 Teaching（C, T, B）對(duì)于C的每一個(gè)值，T有一組值與之對(duì)應(yīng)，而不論B取何值。2)第四范式（4NF）關(guān)系模式R<U，F(xiàn)>1NF，如果對(duì)于R的每個(gè)非平凡多值依賴XY（Y X），X都含有候選碼，則R4NF。如果R 4NF， 則R BCNF不允許有非平凡且非函數(shù)依賴的多值依賴允許的是函數(shù)依賴（是非平凡多值依賴）第四章關(guān)系運(yùn)算學(xué)習(xí)目的與要求：本章總的要求是：深刻理解關(guān)系模型的運(yùn)算理論，了解查詢優(yōu)化的意義和啟發(fā)式優(yōu)化算法。本章的重點(diǎn)是關(guān)系代數(shù)運(yùn)算，應(yīng)熟練掌握。關(guān)系演算是本章的難點(diǎn)?？己酥R(shí)點(diǎn)和考核要求4.1關(guān)系代數(shù)4.1.1關(guān)系代數(shù)的五個(gè)基本操作（并、差、笛卡兒積、投影、選 擇）(綜合運(yùn)用)4.1.2關(guān)系代數(shù)的四個(gè)組合操作(交、連接、自然連接、除法) （綜合運(yùn)用）4.1.3關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的應(yīng)用（綜合運(yùn)用）4.1.4關(guān)系代數(shù)的兩個(gè)擴(kuò)充操作（外連接、外部并）（領(lǐng)會(huì)）4.2關(guān)系演算4.2.1元組關(guān)系演算的定義及表達(dá)式的含義(簡(jiǎn)單應(yīng)用)4.2.2域關(guān)系演算的定義及表達(dá)式的含義(領(lǐng)會(huì))4.2.3關(guān)系運(yùn)算的安全約束和等價(jià)性(領(lǐng)會(huì))4.3關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的優(yōu)化(領(lǐng)會(huì)) 關(guān)系模型有三個(gè)重要組成部分：）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）數(shù)據(jù)操縱）數(shù)據(jù)完整性規(guī)則關(guān)系查詢語言根據(jù)其理論基礎(chǔ)的不同分成兩類：）關(guān)系代數(shù)語言）關(guān)系演算語言4.1關(guān)系代數(shù)1.關(guān)系代數(shù)的五個(gè)基本操作：并、差、笛卡爾積、投影和選擇。并 ()：兩個(gè)關(guān)系需有相同的關(guān)系模式，并的對(duì)象是元組，由兩個(gè)關(guān)系所有元組構(gòu)成。差 (-)：同樣，兩個(gè)關(guān)系有相同的模式，R和S的差是由屬于R但不屬于S的元組構(gòu)成的集合。 笛卡兒積（）： 對(duì)于兩個(gè)關(guān)系作運(yùn)算，列：（n+m）列的元組的集合 ，元組的前n列是關(guān)系R的一個(gè)元組后m列是關(guān)系S的一個(gè)元組，行：k1k2個(gè)元組。投影( )：對(duì)關(guān)系進(jìn)行垂直分割，消去某些列，并重新安排列的順序。選擇 ()：根據(jù)某些條件關(guān)系作水平分割，即選擇符合條件的元組。2.關(guān)系代數(shù)的四個(gè)組合操作：交、聯(lián)接、自然聯(lián)接和除法交()：R和S的交是由既屬于R又屬于S的元組構(gòu)成的集合。 聯(lián)接包括聯(lián)接和F聯(lián)接，是選擇RS中滿足i(r+j)或F條件的元組構(gòu)成的集合，特別注意等值聯(lián)接 (為等號(hào)“=”)。自然聯(lián)接(R|X|S)：在RS中，選擇R和S公共屬性值均相等的元組，并去掉RS中重復(fù)的公共屬性列。如果兩個(gè)關(guān)系沒有公共屬性，則自然聯(lián)接就轉(zhuǎn)化為笛卡爾積。除法()：首先除法的結(jié)果中元數(shù)為兩個(gè)元數(shù)的差，可以直接用觀察法來得到結(jié)果，把S看作一個(gè)塊，拿到R中去和相同屬性集中的元組作比較，如果有相同的塊，且除去此塊后留下的相應(yīng)元組均相同，那么可以得到一條元組，所有這些元組的集合就是除法的結(jié)果。對(duì)于上述的五個(gè)基本操作和組合操作，應(yīng)當(dāng)從實(shí)際運(yùn)算方面進(jìn)行理解和運(yùn)用，對(duì)其形式定義可不必深究。注意課本上的例子。關(guān)系代數(shù)運(yùn)算的三個(gè)要素：運(yùn)算對(duì)象：關(guān)系運(yùn)算結(jié)果：關(guān)系運(yùn)算符：四類集合運(yùn)算符將關(guān)系看成元組的集合運(yùn)算是從關(guān)系的“水平”方向即行的角度來進(jìn)行專門的關(guān)系運(yùn)算符不僅涉及行而且涉及列算術(shù)比較符輔助專門的關(guān)系運(yùn)算符進(jìn)行操作邏輯運(yùn)算符輔助專門的關(guān)系運(yùn)算符進(jìn)行操作廣義笛卡爾積（Extended Cartesian Product）Rn目關(guān)系，k1個(gè)元組Sm目關(guān)系，k2個(gè)元組RS 列：（n+m）列的元組的集合元組的前n列是關(guān)系R的一個(gè)元組后m列是關(guān)系S的一個(gè)元組行：k1k2個(gè)元組RS = tr ts |tr R tsS 選擇（Selection） 1)選擇又稱為限制（Restriction）2)選擇運(yùn)算符的含義在關(guān)系R中選擇滿足給定條件的諸元組 F(R) = t|tRF(t)= 真F：選擇條件，是一個(gè)邏輯表達(dá)式，基本形式為：( X1Y1 ) ( X2Y2 )：比較運(yùn)算符（，或<>）X1，Y1等：屬性名、常量、簡(jiǎn)單函數(shù)；屬性名也可以用它的序號(hào)來代替；：邏輯運(yùn)算符（或） ：表示任選項(xiàng)：表示上述格式可以重復(fù)下去3)選擇運(yùn)算是從行的角度進(jìn)行的運(yùn)算 4)舉例設(shè)有一個(gè)學(xué)生-課程數(shù)據(jù)庫，包括學(xué)生關(guān)系Student、課程關(guān)系Course和選修關(guān)系SC。例1 查詢信息系（IS系）全體學(xué)生Sdept = IS (Student)或5 =IS (Student)結(jié)果：例2 查詢年齡小于20歲的學(xué)生Sage < 20(Student) 或4 < 20(Student)結(jié)果： 投影（Projection）1）投影運(yùn)算符的含義從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系A(chǔ)(R) = tA | t R A：R中的屬性列2）投影操作主要是從列的角度進(jìn)行運(yùn)算但投影之后不僅取消了原關(guān)系中的某些列，而且還可能取消某些元組（避免重復(fù)行）3）舉例例3 查詢學(xué)生的姓名和所在系即求Student關(guān)系上學(xué)生姓名和所在系兩個(gè)屬性上的投影Sname，Sdept(Student)或 2，5(Student)結(jié)果：例4 查詢學(xué)生關(guān)系Student中都有哪些系 Sdept(Student)結(jié)果：連接（Join） 1）連接也稱為連接2）連接運(yùn)算的含義從兩個(gè)關(guān)系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定條件的元組 R S = | tr Rts StrAtsB A和B：分別為R和S上度數(shù)相等且可比的屬性組：比較運(yùn)算符連接運(yùn)算從R和S的廣義笛卡爾積RS中選?。≧關(guān)系）在A屬性組上的值與（S關(guān)系）在B屬性組上值滿足比較關(guān)系的元組。 3）兩類常用連接運(yùn)算等值連接（equijoin） 什么是等值連接為“”的連接運(yùn)算稱為等值連接 等值連接的含義從關(guān)系R與S的廣義笛卡爾積中選取A、B屬性值相等的那些元組，即等值連接為： R S = | tr Rts StrA = tsB 自然連接（Natural join） 什么是自然連接自然連接是一種特殊的等值連接兩個(gè)關(guān)系中進(jìn)行比較的分量必須是相同的屬性組在結(jié)果中把重復(fù)的屬性列去掉自然連接的含義更多優(yōu)質(zhì)自考資料盡在百度貼吧自考樂園俱樂部（R和S具有相同的屬性組BR S = | tr Rts StrB = tsB 4）一般的連接操作是從行的角度進(jìn)行運(yùn)算。自然連接還需要取消重復(fù)列，所以是同時(shí)從行和列的角度進(jìn)行運(yùn)算。 5）舉例例5 外連接例：列出老師的有關(guān)信息，包括姓名、工資、所教授的課程P# ,PN , SAL , C# , CN(PROF) PC C)外連接為避免自然連接時(shí)因失配而發(fā)生的信息丟失，可以假定往參與連接的一方表中附加一個(gè)取值全為空值的行，它和參與連接的另一方表中的任何一個(gè)未匹配上的元組都能匹配，稱之為外連接外連接 = 自然連接 + 失配的元組外連接的形式：左外連接、右外連接、全外連接重要內(nèi)容分析1.（1）一般規(guī)則對(duì)于只涉及到選擇、投影、聯(lián)接的查詢可用下列表達(dá)式表示：（RS） 或者（RS）對(duì)于否定的操作，一般要用差操作表示，例如“檢索不學(xué)C2課的學(xué)生姓名”。對(duì)于檢索具有“全部”特征的操作，一般要用除法操作表示，例如“檢索學(xué)習(xí)全部課程的學(xué)生姓名”。 （2）“檢索不學(xué)C2課的學(xué)生姓名”，決不能用下式表示： SNAME，AGE（C#C2（SSC）一定要用“差”的形式： SNAME，AGE（S）SNAME，AGE（C#=C2（SSC）（3）“檢索學(xué)習(xí)全部課程的學(xué)生學(xué)號(hào)”，要用S#，C#（SC）C#（C）表示，而不能寫成S# （SCC#（C）形式。這是因?yàn)橐粋€(gè)學(xué)生學(xué)的課程的成績(jī)可能是不一樣的。 2.非過程性語言與過程性語言的區(qū)別編程時(shí)必須指出“干什么”及“怎么干”的語言，稱為過程性語言；編程時(shí)只須指出“干什么”，不必指出“怎么干”的語言，稱為非過程性語言。4.2關(guān)系演算把數(shù)理邏輯的謂詞演算引入關(guān)系運(yùn)算中，就可得到以關(guān)系演算為基礎(chǔ)的運(yùn)算。關(guān)系演算分為元組關(guān)系演算或域關(guān)系演算，前者以元組為變量，后者以域?yàn)樽兞?。元組關(guān)系演算形式化定義 t | P（t）表示所有使謂詞P為真的元組集合t為元組變量如果元組變量前有“全稱”（"）或“存在”（$）量詞，則稱其為約束變量，否則稱為自由變量。P是公式由原子公式和運(yùn)算符組成原子公式sRs是關(guān)系R中的一個(gè)元組sx q uysx與uy為元組分量，他們之間滿足比較關(guān)系q sx q c分量sx與常量c之間滿足比較關(guān)系q 公式的遞歸定義原子公式是公式如果P是公式，那么P也是公式如果P1 , P2是公式，則P1 P2 , P1 P2 , P1 P2也是公式如果P(t)是公式，R是關(guān)系，則$tR (P(t)和"tR (P(t) 也是公式。公式的等價(jià)性P1 P2 (P1 P2)" tR (P(t) $t R (P(t)P1 P2 P1 P2表達(dá)式的安全性元組關(guān)系演算有可能會(huì)產(chǎn)生無限關(guān)系，這樣的表達(dá)式是不安全的。如t | (t R)，求所有不在R中的元組引入公式P的域概念，用dom(P)表示dom(P) = 顯式出現(xiàn)在P中的值 + 在P中出現(xiàn)的關(guān)系的元組中出現(xiàn)的值（不必是最小集）如dom ( t | (t R) )是R中出現(xiàn)的所有值的集合如果出現(xiàn)在表達(dá)式t | P（t）結(jié)果中的所有值均來自dom(P)，則稱t | P（t）是安全的。示例：找出工資在800元以上的老師t | tPROF tSAL > 800找出工資在800元以上的老師的姓名 t | $sPROF ( tPNAME = sPNAME sSAL > 800 )給出計(jì)算機(jī)系老師的姓名t | $uDEPT ( uDNAME = “計(jì)算機(jī)系” $sPROF ( sDNO = uDNO tPNAME = sPNAME )求選修了全部課程的學(xué)生號(hào)t | "uC ( $sSC ( sCNO = uCNO tSNO = sSNO )求選修了張軍同學(xué)所選修的全部課程的學(xué)生姓名"課程，張軍選之 所求同學(xué)選之t | "uC ( $sSC $wS ( sCNO = uCNO wSNO = sSNO wSNAME = “張軍” )元組關(guān)系演算與關(guān)系代數(shù)的等價(jià)性投影A( R ) = t | $sR ( sA = tA ) 選擇 sF(A)(R) = t | tR F(tA) 廣義笛卡兒積R(A) S(B) = t | $uR$sS( tA = uA tB = sB)并 RS= t | tR tS交 R-S= t | tR tS域關(guān)系演算形式化定義 < x1 , x2 , , xn > | P（ x1 , x2 , , xn ）xi代表域變量，P為由原子構(gòu)成的公式原子公式< x1 , x2 , , xn > Rxi是域變量或域常量x q y域變量x與y之間滿足比較關(guān)系q x q c域變量x與常量c之間滿足比較關(guān)系q 示例：找出工資在800元以上的老師< a , b , c , d , e > | < a , b , c , d , e > PROF e > 800找出工資在800元以上的老師的姓名< b > | $ a , c , d , e ( < a , b , c , d , e > PROF e > 800 )4.3關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的優(yōu)化問題目的在關(guān)系代數(shù)中找一種好的操作步驟，既省空間，查詢效率又比較高。在關(guān)系代數(shù)中，笛卡兒積和聯(lián)結(jié)運(yùn)算是最費(fèi)時(shí)間和空間的，在關(guān)系很大的時(shí)候，必須要考慮怎樣做才能合理的安排，做到省時(shí)省力。一個(gè)例子設(shè)關(guān)系R和S都是二元關(guān)系，屬性名分別是A、B和C、D。那么如下查詢：E1=A（B=C D=99（R S）也可以是 E2=A（B=C（ R D=99（ S）或E3=A（R D=99（ S）這三個(gè)代數(shù)表達(dá)式的等價(jià)的，但是執(zhí)行的效率不一樣。第一種：先做笛卡兒積。假設(shè)每個(gè)物理塊可以存儲(chǔ)R的B1個(gè)元組，或者S的B2個(gè)元組，R關(guān)系中有n1個(gè)元組，S關(guān)系中有n2個(gè)元組，內(nèi)存每次只能裝載m塊數(shù)據(jù)。在做聯(lián)接的時(shí)候先把R的第一個(gè)m-1塊數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存，然后逐個(gè)調(diào)入S中的數(shù)據(jù)塊；R中的每個(gè)數(shù)據(jù)塊只要進(jìn)入內(nèi)存一次，總共需要裝入的塊數(shù)示n1/B1；S中的每個(gè)數(shù)據(jù)塊需要進(jìn)入內(nèi)存（n1/B1）/（m-1）次，總共需要裝入的塊數(shù)是：（n1/B1）（1/（m-1）（n2/B2）這三個(gè)代數(shù)表達(dá)式的等價(jià)的，但是執(zhí)行的效率不一樣。執(zhí)行R X S的總裝入塊數(shù)是（n1/B1）（1+n2/（m-1）/B2）若n1=n2=10000，B1=B2=5，m=100，那么總的裝入塊數(shù)是42400，若每秒裝入20塊，需要35分鐘。耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，在實(shí)際使用中不采用。這三個(gè)代數(shù)表達(dá)式的等價(jià)的，但是執(zhí)行的效率不一樣。第二種和第三種：先做了選擇，裝入的塊數(shù)為n1/B1+n2/B2，大約需要裝入4000塊，耗費(fèi)時(shí)間3分多鐘。對(duì)于S來說，元組并不是全部進(jìn)入內(nèi)存，而且只是進(jìn)入一次，所以速度快。1.優(yōu)化的一般策略我們所說的優(yōu)化和存儲(chǔ)沒有關(guān)系，主要是如何來安排操作的順序，節(jié)省時(shí)間和空間的消費(fèi)優(yōu)化的一般技術(shù)：在關(guān)系代數(shù)表達(dá)式中盡可能早地執(zhí)行選擇操作。把笛卡兒積和其后的選擇操作合并成F聯(lián)接運(yùn)算。同時(shí)計(jì)算一連串的選擇和投影操作，避免分開運(yùn)算造成多次掃描文件。2.關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的優(yōu)化算法對(duì)一個(gè)關(guān)系代數(shù)表達(dá)式進(jìn)行語法分析可以得到一棵語法樹，葉子式關(guān)系，非葉子結(jié)點(diǎn)式關(guān)系代數(shù)操作。算法2.1 關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的優(yōu)化。輸入：一個(gè)關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的語法樹。輸出：計(jì)算表達(dá)式的一個(gè)優(yōu)化程序。方法：依次執(zhí)行下面的每一步。(1)使用等價(jià)變換規(guī)則4將每個(gè)形為F1Fn（E）的子表達(dá)式轉(zhuǎn)換成串接形式：F1（Fn（E）(2)對(duì)每個(gè)選擇操作，盡可能把選擇操作移近樹的葉端（盡可能早的實(shí)行選擇操作）。(3)對(duì)每個(gè)投影操作，盡可能把投影操作移近樹的葉端。 (4)把選擇和投影合并成單個(gè)選擇、單個(gè)投影或一個(gè)選擇后跟一個(gè)投影。(5)將上述步驟得到的語法樹的內(nèi)結(jié)點(diǎn)分組。 (6)生成一個(gè)序列，每一組結(jié)點(diǎn)的計(jì)算是序列中的一步。見課本例子。第五章 SQL語言學(xué)習(xí)目的與要求：SQL語言是關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)語言，是本課程的一個(gè)重點(diǎn)。本章總的要求是：全面掌握，深刻理解。熟練應(yīng)用。要求掌握的技能是：SQL 定義語句、嵌入式SQL語句的應(yīng)用。要求熟練掌握的技能是:SQL查詢語句、視圖、SQL更新語句的應(yīng)用。方法：多做題，多上機(jī)實(shí)踐?？己酥R(shí)點(diǎn)與考試要求5.1SQL簡(jiǎn)介（識(shí)記）5.2SQL的數(shù)據(jù)定義（綜合應(yīng)用）5.3SQL的數(shù)據(jù)查詢5 .3.1SELECT查詢語句的基本結(jié)構(gòu)，連接、嵌套、存在量詞 的三種查詢方式（綜合應(yīng)用）5.3.2SELECT語句完整的結(jié)構(gòu)，分組子句、排序子句的用法(綜合應(yīng)用)5.3.3數(shù)據(jù)查詢中的限制和規(guī)定(簡(jiǎn)單應(yīng)用)5.3.4條件表達(dá)式中的比較操作(簡(jiǎn)單應(yīng)用)5.3.5嵌套查詢的改進(jìn)寫法(領(lǐng)會(huì))5.3.6基本表的連接操作(綜合應(yīng)用)5.4SQL的數(shù)據(jù)更新（綜合應(yīng)用）5.5 視圖(簡(jiǎn)單應(yīng)用)5.6嵌入式SQL(領(lǐng)會(huì))5.7存儲(chǔ)過程SQL/PSM(識(shí)記)更多優(yōu)質(zhì)自考資料盡在百度貼吧自考樂園俱樂部（5.1SQL簡(jiǎn)介1.SQL發(fā)展歷程SQL從1970年美國(guó)IBM研究中心的E.F.Codd發(fā)表論文到1974年Boyce和Chamberlin把SQUARE語言改為SEQUEL語言，到現(xiàn)在還在不斷完善和發(fā)展之中，SQL(結(jié)構(gòu)式查詢語言)雖然名為查詢，但實(shí)際上具有定義、查詢、更新和控制等多種功能。 2.SQL數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)SQL數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)也是三級(jí)結(jié)構(gòu) ，但術(shù)語與傳統(tǒng)關(guān)系模型術(shù)語不同，在SQL中，關(guān)系模式稱為" 基本表 "，存儲(chǔ)模式稱為" 存儲(chǔ)文件 "，子模式稱為" 視圖 "，元組稱" 行 "，屬性稱" 列 "。SQL數(shù)據(jù)庫體系的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)如下： 更多優(yōu)質(zhì)自考資料盡在百度貼吧自考樂園俱樂部（(1)一個(gè)SQL數(shù)據(jù)庫是表的匯集。 (2)一個(gè)SQL表由行集構(gòu)成，行是列的序列，每列對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。 (3)表或者是基本表，或者是視圖?；颈硎菍?shí)際存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的表，視圖由是由若干基本表或其他視圖構(gòu)成的表的定義。 (4)一個(gè)基本表可以跨一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)文件，一個(gè)存儲(chǔ)文件也可存放一個(gè)或多個(gè)基本表。存儲(chǔ)文件與物理文件對(duì)應(yīng)。 (5)用戶可以用SQL語句對(duì)表進(jìn)行操作，包括視圖和基本表。 (6)SQL的用戶可以是應(yīng)用程序，也可以是終端用戶。 3.SQL的組成SQL由四部分組成： (1)數(shù)據(jù)定義：SQL DDL。定義SQL模式，基本表、視圖和索引。 (2)數(shù)據(jù)操縱：SQL DML。包括數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)更新(增、刪、改)。 (3)數(shù)據(jù)控制：包括對(duì)基本表和視圖的授權(quán)、完整性規(guī)則的描述，事務(wù)控制等。 (4)嵌入式SQL的使用規(guī)定。 4.SQL的特點(diǎn)（1）SQL具有十分靈活和強(qiáng)大的查詢功能。（2）SQL不是一個(gè)應(yīng)用開發(fā)語言，它只提供對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作功能，不能完成屏幕控制、菜單管理、報(bào)表生成等功能。（3）SQL是國(guó)際性標(biāo)準(zhǔn)語言，有利于各種數(shù)據(jù)庫之間交換數(shù)據(jù)，有利于程序的移植，有利于實(shí)現(xiàn)高度的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，有利于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。（4）SQL的詞匯不多，完成核心功能只用了9個(gè)英語動(dòng)詞，它的語法結(jié)構(gòu)接近英語，因此容易學(xué)習(xí)和使用。5.2SQL的數(shù)據(jù)定義1.SQL模式的創(chuàng)建和撤消： SQL模式的創(chuàng)建可簡(jiǎn)單理解為建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫，定義一個(gè)存儲(chǔ)空間，其句法是： CREATE SCHEMA <模式名> AUTHORIZATION <用戶名>撤消SQL模式的句法為： DROP SCHEMA <模式名> CASCADE | RESTRICT 方括號(hào)中的選項(xiàng)參數(shù)CASCADE表示連鎖方式，執(zhí)行時(shí)將模式下所有基本表、視圖、索引等元素全部撤消。RESTRICT表示約束式，執(zhí)行時(shí)必須在SQL模式中沒有任何下屬元素時(shí)方可撤消模式。 2.SQL提供的基本數(shù)據(jù)類型數(shù)值型：包括 integer、smallint、real、double precision 、float(n),numeric(p，d)字符串型：char(n)、varchar(n)，前者是定長(zhǎng)，后者為變長(zhǎng)串 位串型：bit(n),bit varying(n)，同上。 時(shí)間型：date、time。 3.基本表的創(chuàng)建、修改和撤消基本表的創(chuàng)建：(可理解為建立表結(jié)構(gòu))