本文最后更新于 2023-10-12，文章内容可能已经过时。

数据库系统

1.概论

1.1 数据库:

是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的数据集合.

1.2 数据库管理系统:

管理数据库，支持应用的软件系统 DataBase Management System (DBMS).

1.3 数据库系统:

1.4 文件系统的劣势:

数据冗余和不一致

数据访问困难

传统文件处理环境不支持方便而高效的方式去获取数据，不能对变化的需求做出更快的反应。

数据孤立

数据分散在不同文件中，这些文件又可能具有不同的格式，因此编写新的应用程序来检索适当数据是很困难的.

完整性问题

数据库所存储的数据值必须满足某些特定一致性约束文件系统中，新的约束加入时，很难通过修改程序来体现这些新约束,当约束涉及到不同文件中的多个数据项时，问题更为复杂.

原子性问题

操作是原子的：为了保证数据库的一致性，一些操作要么全部发生、要么根本不发生，例如：转账在传统文件处理系统中，很难保持上述原子性。

并发访问异常

了提高系统的总体性能及加快响应速度，许多系统需要允许多个用户同时更新数据,在文件系统中，数据可能被多个不同应用程序访问，这些程序相互间事先没有协调，管理就很难进行.

安全性问题

并非数据库系统的所有用户都可以访问所有数据,由于文件系统中应用程序总是即席地加入到文件处理系统中来，这样的安全性约束难以实现.

1.5 数据库系统结构:

1.6 数据抽象:

对于用户系统地隐藏关于数据存储和维护的某些细节,屏蔽复杂性，简化用户与系统的交互.

1.6.1 视图抽象:

1.6.2 逻辑抽象:

1.6.3 物理抽象:

1.7 数据独立性:

1.7.1 物理数据独立性:

1.7.2 逻辑数据独立性:

1.8 数据模型:

常用的数据模型:

1.8.1 层次数据模型:

有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点,根以外的其它结点有且只有一个双亲结点.

一个例子:

优缺点:

1.8.2 网状数据模型:

优缺点:

1.9 数据库语言:

2.关系数据库:

2.1 关系模型:

2.2 关系数据结构的基本概念:

2.2.1属性:

关系表的列,顺序无关紧要

2.2.2域:

属性的所有可能取值的集合，称为该属性的域

2.2.3关系:

笛卡尔积中的每一个元素称为一个元组.

2.2.4关系模式:

关系的型.

注意此处的关系是数据库字段之间的关系.

举个例子:

2.2.5 关系数据库:

2.3 完整性约束:

2.3.1 超码:

唯一的标识一个元组.

2.3.2 候选码:

超码.且真子集不是超码.一个关系模式可以有多个候选码.

2.3.3 主键(主码):

被数据库设计者选中的，用来在同一关系中区分不同元组的候选键.

选择原则：值从不或很少变化的.

一个关系模式只能具有一个主键,主键中的属性称为关系的主属性.

2.3.4 外键(外码):

主键在其他表中.

外键并不一定要与相应的主键同名。

一般情况下，外键与相应的主键往往取相同的名字，以便于识别.

2.3.5 实体完整性约束:

主键不能为空.

2.3.6 关联完整性约束:

外键的值必须有对应的主键.

2.4 关系运算:

2.4.1 关系代数运算:

选择:选出若干行

投影:选出若干列

并:合并元组

差:减去元组

笛卡尔积:列相乘

关系代数的基本运算足以表达任何关系代数查询,但是，如果我们把自己局限于基本运算,某些常用的查询表达出来会显得冗长.

因而，我们定义了一些附加运算，它们不能增加关系代数的表达能力，却可以简化一些常用的查询.

2.4.2 附加关系代数运算:

交:交集

连接:

选取属性间满足一定关系的元组.

2.4.2.1 等值连接:

2.4.2.2 自然连接:

匹配不上的就不要了.

2.4.2.3 左外连接:

匹配不上的只保留左边.

右边外连接也是一样的,两个连接的交集是全外连接.

2.4.3 拓展关系代数运算:

2.5 元组关系演算:

举几个例子:

2.6 关系运算安全性:

如果一个关系运算系统不产生无限关系和无穷验证,则这个运算是安全的.

关系代数系统是安全的,元组关系演算不安全.这两种运算之间具有等价性.

关系运算是关系数据库查询语言的基础.

2.7 SQL:

结构化查询语言.

2.7.1 DDL:

创建：
create table/view/index
删除：
drop
修改：
alter table
视图和索引不能修改

create table 表名（
列名 数据类型,
...
）;

CREATE TABLE Grade
(
//不为空约束
SSN CHAR(9) NOT NULL,
CNO CHAR(7) NOT NULL,
Score INTEGER,
//指定主键
Primary key (SSN, CNO),
//指定外键
foreign key(SSN) references Student);

`1`	`create unique index 索引名 on 表名（索引字段）`

2.7.2 授权：

增添
grant 权限 on 关系 to 用户
取消
revoke 权限 on 关系 from 用户


grant select on table student to bob;

角色授权方式:
方便：将系统权限与用户的对象权限都封装在角色中；谁要用的话直接把角色赋给它们就行。
这种权限称为可传播的

//创建角色
create role manager；

//为角色赋予权限
grant create session,create table,create view to manager；

//角色权限给用户
grant manager to bob;

2.7.3 查询：

2.7.3.1 单表查询：

1.消除重复：distinct 只用一次就行。

2.谓词一览：

3.order by:

放在查询语句的最后，先写orderby +列名，再写策略：

4.聚集查询：

位置在select后面，举例如下：

统计学生总人数.
Select count(*) From student;

查询选修了课程的学生人数.
Select count(distinct Sno) From SC;

5.分组:

最后，只能出现分组属性和聚集函数。

Select dept_name, Max(salary)
From Employee
Where age》25
Group by dept_name;
age

having：作用于分组：

Select dept_name, Max(salary)
From Employee
Where age>23
Group by dept_name
Having Max(salary)>80000;

6.<>也可用于字符串

2.7.3.2 连接查询：

出现在from后面，表后面。

1.等值连接：

1
2

SELECT 
FROM Student JOIN SC ON Student.Sno = SC.Sno;

2.自然连接：

在等值连接的基础上，去掉重复的列。

关键字natural join.不需要加条件,自动根据名字匹配.

3.外连接与内连接：

left，right，inner.

2.7.3.3 嵌套查询：

代替表存在的地方，比如where后面。

SELECT Sname 
FROM Student
WHERE Sno IN
（SELECT Sno 内
FROM SC
WHERE Cno= ' 2 '）；

子查询不建议、或无法使用ORDER BY子句。

带有exist的子查询：

`1`	`SELECT SnameFROM StudentWHERE NOT EXISTS(SELECT FROM CourseWHERE NOT EXISTS(SELECT FROM SCWHERE Sno=Student.SnoAND Cno=Course.Cno));`

2.7.4 插入：

INSERT
INTO Student
VALUES (' 200215130'
，
'陈冬'
，
'男'
，18 ，
‘CS')；

2.7.5 更新：

1
2
3

UPDATE Student
SET Sage=22
WHERE Sno=‘200215122

2.7.6 删除：

1
2
3

DELETE
FROM Student
WHERE Sno=‘200215121’；

3.数据库完全性与完整性:

3.1 安全性:

3.1.1 用户标识与鉴别:

3.1.2 存取控制机制:

3.1.3 授权与权限收回:

1
2

把查询Course表的权限授给用户Bob
GRANT SELECT ON TABLE Course TO Bob;

1
2

收回用户Bob修改Course表中课程号的权限
REVOKE UPDATE(Cno) ON TABLE Course FROM Bob;

数据库角色:

3.1.4 审计:

3.1.5 数据加密:

3.2 数据完整性:

3.2.1 域完整性:

在create table时候定义.

3.2.2 实体完整性:

指关系的主码不能重复也不能取空值.

3.2.3 关系完整性:

主外键之间互相参照完整.

3.2.4 断言:

3.2.5 触发器:

触发器是用户定义在关系表上的一类由事件驱动的特殊过程

定义之后的触发器存储在数据库服务器中.

任何用户对表的增、删、改操作均由服务器自动激活相应的触发器.

不同RDBMS实现的触发器语法各不行同，互不兼容.

create trigger check2 after delete on Course

referencing old row as orow

for each row

when (orow.cno not in (select cno from Course)

and orow.cno in (select cno from SC))

begin

rollback

end;