第一章 绪论

1. 4个基本概念：数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统
2. 数据：描述事物的符号记录
3. 数据的含义称为数据的语义
4. 计算机系统层次结构：硬件、操作系统、数据库管理系统、应用开发工具、应用系统
5. 数据库发展阶段：人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段。从文件系统到数据库系统标着着数据管理技术的飞跃。
6. 数据库是计算机的基础软件
7. 数据库系统特点：
   • 数据结构化
   • 数据共享性高、冗余度低且易扩充
   • 数据独立性高
     • 物理独立性：指用户的应用程序与数据库中数据的物理储存时相互独立的。
     • 逻辑独立性：指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。
   • 数据由数据库管理系统统一管理和控制
8. 数据模型： 是数据库系统的核心和基础。描述了系统的静态特性、动态特性和完整性约束条件。
   • 第一类：概念模型
   • 第二类：逻辑模型和物理模型

1. 概念模型表示法：实体联系方法：用E-R图表示。
2. 数据模型的组成要素：
   • 数据结构
   • 数据操作
   • 数据的完整性约束条件
3. 常用数据模型：
   • 层次模型
   • 网状模型
   • 关系模型：最重要的数据模型，是用二维表的形式表示实体和实体间联系的数据模型。
   • 面向对象数据类型
   • 对象关系的数据模型
   • 半结构化数据模型
4. 实体：客观存在且相互可区别的事物。实体间联系：一对一、一对多、多对多。
5. 基本层次联系：指两个记录以及它们之间一对多（包括一对一）的联系。
6. 关系模型要求关系必须是规范化的。
7. 模式：是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。只涉及“型”，不涉及值。
8. 实例：模式的一个具体值。
9. 模式是相对稳定的、实例是相对变动的。
10. 三级模式结构：
    • 模式，也称为逻辑模式
    • 外模式，也称为子模式或用户模式。
    • 内模式：也曾内存储模式。一个数据库中只能有一个内模式。
11. 两种映像：外模式/模式映像、模式/内模式映像。

第二章 关系数据库

1. 数据模型一般来说是由三个部分组成：

• 数据结构
• 数据操作
• 数据约束

1. 域：一组具有相同数据类型的值的集合。
2. 一个域允许不同取值的个数称为这个域的基数。
3. 候选码：某一个属性组的值能唯一标识一个元组，而其子集不能，成该属性组为候选码。
4. 多个候选码，选定其中一个为主码
5. 主属性：候选码的诸属性。
6. 非主属性（或非码属性）：不包含在任何候选码中的属性。
7. 关系的三种类型：
   • 基本关系（基本表或基表）
   • 查询表
   • 视图表
8. 基本关系的六个性质：
   • 列的顺序无所谓。
   • 行的顺序无所谓。
   • 不同列可以来自同一个域。
   • 无限关系是无意义的。
   • 候选码不能重复
   • 分量必须取原子值（即不能再分割）【最基本的一条】
9. 关系的完整性（约束）：
   • 实体完整性：主属性不能取空值
   • 参照完整性。
   • 用户自定义完整性。

关系代数

1. 传统集合运算：
   • 并（union）：列还是那么多列，只不过把一行行的数据条做了整合。
   • 差（except）：把某些数据行去掉
   • 交（union）：列还是那么多列，数据条做整合，取属于两个表公有的。
   • 笛卡尔积：n1×m1的表和n2×m2的表作乘积后为 (n1+n2)×(m1+m2)。
2. 专门关系运算：

• 选择：

等价于

  select * from R where F;

如δ_Sage<20(Student)表示select * from Student where Stage<20。

• 投影：

等价于：

select A from R;

如π_Sage,Sdept(Student)为select Sage,Sdept from Student。

• 连接：

等价于：

select R.*,S.* from R,S where AθB;

如Student(Student.Sno=SC.Sno)SC等于select Student.*,SC.* from Student,SC where Student.Sno=SC.Sno。

• 除运算

第三章 关系数据库标准语言SQL

1. 创建表

    create table 表名(
        列名 数据类型 not null, //非空性约束
        列名 数据类型 unique, //唯一性约束
        列名 数据类型 check(检查条件),//检查性约束
        ............
        constraint 主键名 primary key(主属性列表),
        constraint 外键名 foreign key (外键属性列表) references 被参考表名(参考列),
        constraint 检查名 check(校验条件)
    )

2. 常用查询条件：

• = , > , < , >= , <= , != , <>（也是不等于）, !> , !< , not+上述运算符
• between and , not between and
  • 如where age between 18 and 20;等价于where age <=18 and age<=20;
• in , not in
• like , not like
  • like可以当做=用以比较字符串，也可以使用通配符来模糊匹配字符串。%表示匹配0个或多个字符，_匹配一个。\%用来转义百分号，以此类推。
• is null,is not null
  • 空值不能用=null判断。因为null不等于任何值。
• and , or , not

1. where子句中不能*加聚集函数。
2. 带有ALL(SOME)以及SOME的谓词的子查询

....
where Sage<ANY(select Sage from.........)  //有的将ANY写为SOME

表示Sage小于后面子查询中的某一个值。

....
where Sage<ALL(select Sage from.........)

表示Sage小于后面子查询中的任何一个一个值。

1. EXISTS和NOT EXISTS谓词子查询

....
where exists (select .........)

当后面的子查询结果集不为空时，exists返回true，否则返回false。
not exists和exists刚好相反。

1. 插入数据

insert into 表名 (属性名,属性名,...) values (值1，值2,.....)  //属性名列表可省略

2. 修改数据

update 表名 set 列名=表达式,列名=表达式,..... where 条件

3. 删除数据

delete from 表名 where 条件。

4. 空值运算：表达式中只要含有空值，其结果就是空值。
5. 视图

• 视图是从一个或几个基本表（或视图）导出的表，它是一个虚表而不是基本表。
• 数据库中只存放视图的定义而不存放试图定义的数据。视图的定义存储在数据字典中。基本表删除的话，视图还会保留，但是因为它是引用的数据，当数据源（基本表的数据）已经不存在时，视图就无法使用了。
• 建立一个视图

create view 视图名(列名列表)
as
select ....
from ...
where ...
[with check option;]
其中，如果使用了with check option```则对该视图进行插入删除修改的操作时，系统自动加上where中的那个条件。

• 一个视图：①从单个基本表中导出；②去掉了某些行列但保留了主码。这样的视图交行列子集视图。
• 视图是虚表，所以对视图的更新最终要转换为对基本表的更新。不是所有视图都是可更新的。一般的， 行列子集视图是可更新的，只有对行列子集视图的数据更新和查询操作才能够正确转换和执行。
• 视图消解 ：从数据字典中取出视图的定义，再把定义中的子查询和用户的查询结合起来，转换成等价的对基本表的查询，然后在执行了修正的查询，这一过程称为视图消解。

第四章 数据库安全性

1. 数据库安全性：保护数据库以防止不合法使用所造成的数据泄露、更改或破坏。
2. 不安全因素和应对措施：

• 非授权用户对数据库的恶意存取和破坏：用户身份鉴别、存取控制、视图等。
• 数据库中重要或敏感数据被泄露：强制存取控制、数据加密储存、加密传输等、
• 安全环境脆弱性：加强计算机系统的安全性保证。

1. 自主存取控制方法：

• 用户权限：数据库对象和操作类型组成。
• 授权：

grant select,update(sno)
on table Student
to user1;
把select、sno列上update权限授予用户user1
grant all privileges
on table Student,Course
to user1,user2
with grant option;
```
把Student,Course上的全部权限授予user1、user2，并且，with grant option;表示允许user1、user2继续向别人授予这些权限。

• 收回权限

revoke select
on table SC
from public;
把授予**全部用户**在SC上的修改权限收回。
revoke insert
on table SC
from user1 cascade;
```
假定user1把insert权限此前授予别人，则收回user1权限同时，cascade表示将user1授予别人的权限也都收回来。

1. 角色：角色是被命名的一组与数据库操作相关的权限。角色是权限的集合。

• 创建角色

create role 角色名

• 给角色授权

grant 权限,权限....
on 对象（表名）
to 角色1,角色2

• 将一个角色授予其他的用户

grant 角色1,角色2,...
to 其他角色，用户,.....
[with adimin option]

其中，[with adimin option]可以让被授权者把这种权限授予给其他角色。

• 角色权限收回

revoke 权限,......
on 对象（表名）
from 角色1,,角色2,.......

1. 强制存取控制方法
   强制存取控制是对数据本身进行密级标记，无论数据如何复制，标记与数据是一个不可分割整体，只有符合密级标记要求的用户才可以操纵数据，从而提高安全级别。

第五章 数据库完整性

1. 参照完整性检查和违约处理：当外键所在的子表和被参照的父表发生数据不一致时，有以下策略：

• 拒绝执行（默认）
• 级联操作
• 设为空值

foreign key(Sno) references Student(Sno)
on delete cascade    /*当删除Student表的Sno时，该表的Sno对应数据也删除*/
on update cascade   /*当更新Student表的Sno时，该表的Sno对应数据也更新*/

1. 关于完整性约束的SQL语句、约束条件命名子句，参考：第三章 关系数据库标准语言SQL——创建表一节

第六章 关系数据理论

1. 数据依赖中，最重要的是函数依赖和多值依赖。
2. 关系模式可能存在问题：

• 数据冗余
• 更新异常
• 插入异常
• 删除异常

1. 一个好的模式应当不会发生插入异常、删除异常和更新异常，数据冗余应该尽可能地少。
2. 规范化：一个低一级的范式的关系模式通过模式分解，转换为若干个高一级的范式的关系模式集合的过程。
3. 第一范式：是指数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值，即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。简而言之，第一范式就是无重复的列。第一范式（1NF）是对关系模式的基本要求，不满足第一范式（1NF）的数据库就不是关系数据库。
4. 第二范式：若R∈1NF，每一个+非主属性+完全函数依赖于+任何一个+候选码，则R属于2NF。
   不满足第二范式会发生：

• 插入异常
• 删除异常
• 修改复杂

1. 第三范式：不存在这样的码X、属性组Y和非主属性Z，使得X→Y，Y→Z成立且X不依赖于Y，则它是第三范式。若R是第三范式，那么也是第二范式。
2. BCNF：若X→Y且X不包含Y时，X中必定含有码，则属于BCNF。
   考虑R(A,B,C)，函数依赖：(A,B)→C，(B,C)→A，显然(A,B)、(B,C)都可以作为候选码，这个关系模式中没有属性对码的传递依赖和部分依赖，所以它是第三范式，而且除了(A,B)、(B,C)没有其他决定因素，所以它也是BCNF。
3. 总体来说：

• 第一范式+没有非主属性对码的部分函数依赖=第二范式
• 第二范式+没有非主属性对码的传递函数依赖=第三范式
• 第三范式+没有主属性对码的部分和传递依赖=BCNF
• BCNF+没有非平凡和非函数依赖的多值依赖=第四范式

1. 多值依赖：设U=X+Y+Z，多值依赖X→→Y成立，当且仅当，给定一对(x,z)，就有一组Y值与之对应，且它至于x有关，与z无关。这就是说(x,z)给定以后，就有一组y也确定；当保持x不变之变z，则这组y值仍保持不变；一旦x发生变化，则y值可能发生变化；即这组y值发生变化的充分条件是x发生了变化。
2. 平凡的多值依赖：上述中Z∈∅。
3. 多值依赖具有：

• 对称性：若X→→Y，则X→→Z，其中U=X+Y+Z
• 传递性：若X→→Y，Y→→Z，则X→→Z-Y
• 函数依赖是特殊的多值依赖（平凡的多值依赖）：若X→Y，则X→→Y，且此时若Y'∈Y，则X→→Y'，反之不成立。

1. 模式分解的三种不同定义
2. 具有无损连接性：一定能到达第四范式
3. 保持函数依赖：此时模式分解一定能到达第三范式，但不一定到BCNF
4. 既要保持函数依赖，也要有无损连接性：可以到达第三范式，但不一定到BCNF

第七章 数据库设计

1. 基本步骤：

• 需求分析
• 概念结构设计
• 逻辑结构设计
• 物理结构设计
• 数据库实施
• 数据库运行和维护

第十章 数据库恢复技术

1. 事务：一个数据库操作序列，要么都做，要么都不做。
2. 事务的ACID特性：

• 原子性
• 一致性
• 隔离性
• 持续性

1. 故障种类：
2. 事物内部故障
3. 系统故障（软故障）
4. 介质故障（硬故障）
5. 计算机病毒
6. 数据库的恢复技术
7. 数据转储：定期将整个数据库复制到磁带、磁盘或其他存储介质上保存起来的过程。

* 静态增量/静态海量转储
* 动态增量/动态海量转储

1. 登记日志文件
2. 恢复子系统（检查点方法）

第十一章 并发控制

1. 事务是并发控制的基本单位
2. 事务并发的种类：

• 交叉并发
• 同时并发

1. 并发出现的三类问题：

• 丢失修改
• 不可重复读
• 脏读数据

1. 并发的主要技术：

• 封锁（基本方法）
• 时间戳
• 乐观控制法
• 多版本并发控制

1. 封锁

• 排它锁（X锁、写锁）：其他事务不能再加任何类型的锁
• 共享锁（S锁、读锁）：可读但不可修改，其他事务只能再加S锁但不能再加X锁，直到目前释放为止。

1. 封锁协议
2. 一级封锁协议（防止丢失修改，保证事务可恢复）：事务T修改数据R之前必须先加X锁，事务结束（commit OR rollback）后释放
3. 二级封锁协议（防止丢失修改，保证事务可恢复，进一步防止脏读数据）：一级封锁协议之上，再加上：事务T读取数据之前加读锁S，读完后释放
4. 三级封锁协议（防止丢失修改，保证事务可恢复，防止脏读数据，防止不可重复读）：一级封锁协议之上，增加：事务T在读取数据之前必须加S锁，事务结束后释放
5. 活锁：某个事务可能永远等待。解决方法：先来先服务的策略。
6. 死锁：两个事务相互等待，永远不可能结束。解决方法：选择一个处理死锁代价最小的事务，将其撤销，释放此事务的所有锁，将其他事务得以运行。
7. 可串行化调度：多个事务的并发是正确的，当且仅当其结果与按照某一顺序的串行执行这些事务的结果相同。
8. 两段锁协议：可串行化调度的充分不必要条件
9. 第一阶段：获得锁，也就是扩展阶段
10. 第二阶段：释放锁，也就是收缩阶段
11. 封锁粒度：封锁对象大小叫做封锁粒度。