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公共基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)資料（5）
第四章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計基礎(chǔ)
經(jīng)過對部分考生的調(diào)查以及對近年真題的總結(jié)分析，筆試部分經(jīng)常考查的是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫基本特點，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式及二級映射，E-R模型，關(guān)系模型和關(guān)系代數(shù)，讀者應(yīng)對此部分進(jìn)行重點學(xué)習(xí)。
詳細(xì)重點學(xué)習(xí)知識點：
1.數(shù)據(jù)的概念、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)語言、數(shù)據(jù)管理員的主要工作、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段的特點、數(shù)據(jù)的物理獨立性及邏輯獨立性、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制、三級模式及兩級映射的概念
2.數(shù)據(jù)模型3個描述內(nèi)容、E-R模型的概念及其E-R圖表示法、關(guān)系操縱、關(guān)系模型三類數(shù)據(jù)約束
3.關(guān)系模型的基本操作、關(guān)系代數(shù)中的擴(kuò)充運算
4.數(shù)據(jù)庫設(shè)計生命周期法的4個階段
4.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念
考點1 數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
考試鏈接：
考點1在筆試考試中，是一個經(jīng)�？疾榈膬�(nèi)容，在筆試考試中出現(xiàn)的機(jī)率為70%，主要是以選擇題的形式出現(xiàn)，分值為2分，此考點為重點識記內(nèi)容，讀者還應(yīng)該識記數(shù)據(jù)語言所包括的數(shù)據(jù)定義語言、數(shù)據(jù)操縱語言和數(shù)據(jù)控制語言。
數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象，描述事物的符號記錄。
數(shù)據(jù)庫是長期儲存在計算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合，它具有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)形式并存放于統(tǒng)一的存儲介質(zhì)內(nèi)，是多種應(yīng)用數(shù)據(jù)的集成，并可被各個應(yīng)用程序所共享。
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS，Database Management System)是數(shù)據(jù)庫的機(jī)構(gòu)，它是一種系統(tǒng)軟件，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)維護(hù)、控制及保護(hù)和數(shù)據(jù)服務(wù)等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)系統(tǒng)的核心，主要有如下功能：數(shù)據(jù)模式定義、數(shù)據(jù)存取的物理構(gòu)建、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)的完整性、安全性定義和檢查、數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制與故障恢復(fù)、數(shù)據(jù)的服務(wù)。
為完成數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)語言：數(shù)據(jù)定義語言、數(shù)據(jù)操縱語言、數(shù)據(jù)控制語言。
數(shù)據(jù)庫管理員的主要工作如下：數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)庫維護(hù)、改善系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)效率。
考點2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展
考試鏈接：
考點2在筆試考試中出現(xiàn)的機(jī)率為30%，主要是以選擇題的形式出現(xiàn)，分值為2分，此考點為識記內(nèi)容，讀者還應(yīng)該注意各個階段的特點。
數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了3個階段，見表4-1：
表4-1 各階段特點的詳細(xì)說明
考點3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點
考試鏈接：
考點3在筆試考試中出現(xiàn)的機(jī)率為30%，主要是以填空題的形式出現(xiàn)，分值為2分，此考點為識記內(nèi)容，讀者還應(yīng)該理解物理獨立性和邏輯獨立性的定義。
數(shù)據(jù)獨立性是數(shù)據(jù)與程序間的互不依賴性，即數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)獨立于應(yīng)用程序而不依賴于應(yīng)用程序。
數(shù)據(jù)的獨立性一般分為物理獨立性與邏輯獨立性兩種。
(1)物理獨立性：指用戶的應(yīng)用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨立的。當(dāng)數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)(包括存儲結(jié)構(gòu)、存取方式等)改變時，如存儲設(shè)備的更換、物理存儲的更換、存取方式改變等，應(yīng)用程序都不用改變。
(2)邏輯獨立性：指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨立的。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，如修改數(shù)據(jù)模式、增加新的數(shù)據(jù)類型、改變數(shù)據(jù)間聯(lián)系等，用戶程序都可以不變。
數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制主要包括以下3個方面：數(shù)據(jù)的完整性檢查、數(shù)據(jù)的安全性保護(hù)和并發(fā)控制。
考點4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系
考試鏈接：
考點4在筆試考試中出現(xiàn)的機(jī)率為30%，主要是以選擇題的形式出現(xiàn)，分值為2分，此考點為識記內(nèi)容，讀者還應(yīng)該理解三級模式及兩級映射的定義。
誤區(qū)警示：
一個數(shù)據(jù)庫只有一個概念模式。一個概念模式可以有若干個外模式。三級模式都有幾種名稱，讀者應(yīng)該熟記每個模式的另一些名稱。
1.數(shù)據(jù)統(tǒng)系統(tǒng)的3級模式
(1)概念模式，也稱邏輯模式，是對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中全局?jǐn)?shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的描述，是全體用戶(應(yīng)用)公共數(shù)據(jù)視圖。一個數(shù)據(jù)庫只有一個概念模式。
(2)外模式，外模式也稱子模式，它是數(shù)據(jù)庫用戶能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，它是由概念模式推導(dǎo)而出來的，是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。一個概念模式可以有若干個外模式。
(3)內(nèi)模式，內(nèi)模式又稱物理模式，它給出了數(shù)據(jù)庫物理存儲結(jié)構(gòu)與物理存取方法。
內(nèi)模式處于最底層，它反映了數(shù)據(jù)在計算機(jī)物理結(jié)構(gòu)中的實際存儲形式，概念模式處于中間層，它反映了設(shè)計者的數(shù)據(jù)全局邏輯要求，而外模式處于最外層，它反映了用戶對數(shù)據(jù)的要求。
小提示：內(nèi)模式處于最底層，它反映了數(shù)據(jù)在計算機(jī)物理結(jié)構(gòu)中的實際存儲形式，概念模式處于中間層，它反映了設(shè)計者的數(shù)據(jù)全局邏輯要求，而外模式處于最外層，它反映了用戶對數(shù)據(jù)的要求。
2.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩級映射
兩級映射保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的獨立性。
(1)概念模式到內(nèi)模式的映射。該映射給出了概念模式中數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)到數(shù)據(jù)的物理存儲結(jié)構(gòu)間的對應(yīng)關(guān)系;
(2)外模式到概念模式的映射。概念模式是一個全局模式而外模式是用戶的局部模式。一個概念模式中可以定義多個外模式，而每個外模式是概念模式的一個基本視圖。
疑難解答：數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是什么樣的?
數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的7個部分以一定的邏輯層次結(jié)構(gòu)方式組成一個有機(jī)的整體，它們的結(jié)構(gòu)關(guān)系是：應(yīng)用系統(tǒng)工、應(yīng)用開發(fā)工具軟件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、硬件。
4.2數(shù)據(jù)模型
考點5 數(shù)據(jù)模型的基本概念
考試鏈接：
考點5在筆試考試中是一個經(jīng)�？疾榈膬�(nèi)容，出現(xiàn)的機(jī)率為70%，主要是以填空形式出現(xiàn)，分值為2分，此考點為重點識記內(nèi)容，讀者應(yīng)該識記數(shù)據(jù)模型的3個部分。
數(shù)據(jù)模型用來抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息。分為兩個階段：把現(xiàn)實世界中的客觀對象抽象為概念模型;把概念模型轉(zhuǎn)換為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。
數(shù)據(jù)模型所描述的內(nèi)容有3個部分，它們是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作與數(shù)據(jù)約束。
考點6 E-R模型
考試鏈接：
考點6在筆試考試中出現(xiàn)的機(jī)率為30%，主要是以選擇題的形式出現(xiàn)，分值為4分，此考點為理解內(nèi)容，讀者應(yīng)該理解實體間三種函數(shù)關(guān)系，識記實體、屬性、聯(lián)系各用什么圖形來表示。
1.E-R模型的基本概念
(1)實體：現(xiàn)實世界中的事物可以抽象成為實體，實體是概念世界中的基本單位，它們是客觀存在的且又能相互區(qū)別的事物。
(2)屬性：現(xiàn)實世界中事物均有一些特性，這些特性可以用屬性來表示。
(3)碼：唯一標(biāo)識實體的屬性集稱為碼。
(4)域：屬性的取值范圍稱為該屬性的域。
(5)聯(lián)系：在現(xiàn)實世界中事物間的關(guān)聯(lián)稱為聯(lián)系。
兩個實體集間的聯(lián)系實際上是實體集間的函數(shù)關(guān)系，這種函數(shù)關(guān)系可以有下面幾種：一對一的聯(lián)系、一對多或多對一聯(lián)系、多對多。
2.E-R模型的圖示法
E-R模型用E-R圖來表示。
(1)實體表示法：在E-R圖中用矩形表示實體集，在矩形內(nèi)寫上該實體集的名字。
(2)屬性表示法：在E-R圖中用橢圓形表示屬性，在橢圓形內(nèi)寫上該屬性的名稱。
(3)聯(lián)系表示法：在E-R圖中用菱形表示聯(lián)系，菱形內(nèi)寫上聯(lián)系名。
考點7 層次模型
考試鏈接：
考點7在筆試考試中出現(xiàn)的機(jī)率為30%，主要是以選擇題的形式出現(xiàn)，分值為2分，此考點為識記內(nèi)容，讀者應(yīng)該理解層次模型的定義。它的基本結(jié)構(gòu)是樹形結(jié)構(gòu)。
滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型。
(1)有且只有一個結(jié)點沒有雙親結(jié)點，這個結(jié)點稱為根結(jié)點;
(2)除根結(jié)點以外的其他結(jié)點有且僅有一個雙親結(jié)點。
考點8 關(guān)系模型
考試鏈接：
考點8筆試考試中，是一個經(jīng)�？疾榈膬�(nèi)容，在筆試考試中出現(xiàn)的機(jī)率為70%，主要是以選擇題的形式出現(xiàn)，分值為2分，此考點重點掌握為理解內(nèi)容，讀者應(yīng)該理解二維表的7個性質(zhì)，識記三類數(shù)據(jù)約束。
誤區(qū)警示：
當(dāng)對關(guān)系模型進(jìn)行查詢運算，涉及到多種運算時，應(yīng)當(dāng)注意它們之間的先后順序，因為有可能進(jìn)行投影運算時，把符合條件的記錄過濾，產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。
關(guān)系模型采用二維表來表示，二維表一般滿足下面7個性質(zhì)：
(1)二維表中元組個數(shù)是有限的--元組個數(shù)有限性;
(2)二維表中元組均不相同--元組的唯一性;
(3)二維表中元組的次序可以任意交換--元組的次序無關(guān)性;
(4)二維表中元組的分量是不可分割的基本數(shù)據(jù)項--元組分量的原子性;
(5)二維表中屬性名各不相同--屬性名唯一性;
(6)二維表中屬性與次序無關(guān)，可任意交換--屬性的次序無關(guān)性;
(7)二維表屬性的分量具有與該屬性相同的值域--分量值域的統(tǒng)一性。
在二維表中惟一標(biāo)識元組的最小屬性值稱為該表的鍵或碼。二維表中可能有若干個健，它們稱為表的侯選碼或侯選健。從二維表的所有侯選鍵選取一個作為用戶使用的鍵稱為主鍵或主碼。表A中的某屬性集是某表B的鍵，則稱該屬性值為A的外鍵或外碼。
關(guān)系操縱：數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)插入、數(shù)據(jù)修改。
關(guān)系模型允許定義三類數(shù)據(jù)約束，它們是實體完整性約束、參照完整性約束以及用戶定義的完整性約束。
小提示：關(guān)系模式采用二維表來表示，一個關(guān)系對應(yīng)一張二維表。可以這么說，一個關(guān)系就是一個二維表，但是一個二維表不一定是一個關(guān)系。
疑難解答：E-R圖是如何向關(guān)系模式轉(zhuǎn)換的?
從E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換是比較直接的，實體與聯(lián)系都可以表示成關(guān)系，E-R圖中屬性也可以轉(zhuǎn)換成關(guān)系的屬性。實體集也可以轉(zhuǎn)換成關(guān)系。
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