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公共基礎知識復習資料（5）
第四章 數(shù)據(jù)庫設計基礎
經過對部分考生的調查以及對近年真題的總結分析，筆試部分經�？疾榈氖菙�(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，關系模型和關系代數(shù)，讀者應對此部分進行重點學習。
詳細重點學習知識點：
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個描述內容、E-R模型的概念及其E-R圖表示法、關系操縱、關系模型三類數(shù)據(jù)約束
3.關系模型的基本操作、關系代數(shù)中的擴充運算
4.數(shù)據(jù)庫設計生命周期法的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，是一個經常考查的內容，在筆試考試中出現(xiàn)的機率為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容，讀者還應該識記數(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內、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合，它具有統(tǒng)一的結構形式并存放于統(tǒng)一的存儲介質內，是多種應用數(shù)據(jù)的集成，并可被各個應用程序所共享。
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS，Database Management System)是數(shù)據(jù)庫的機構，它是一種系統(tǒng)軟件，負責數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)維護、控制及保護和數(shù)據(jù)服務等。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、數(shù)據(jù)的服務。
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)庫設計、數(shù)據(jù)庫維護、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，此考點為識記內容，讀者還應該注意各個階段的特點。
數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展經歷了3個階段，見表4-1：
表4-1 各階段特點的詳細說明
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，此考點為識記內容，讀者還應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)獨立于應用程序而不依賴于應用程序。
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。當數(shù)據(jù)的物理結構(包括存儲結構、存取方式等)改變時，如存儲設備的更換、物理存儲的更換、存取方式改變等，應用程序都不用改變。
(2)邏輯獨立性：指用戶的應用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結構是相互獨立的。數(shù)據(jù)的邏輯結構改變了，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)的安全性保護和并發(fā)控制。
考點4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的內部結構體系
考試鏈接：
考點4在筆試考試中出現(xiàn)的機率為30%，主要是以選擇題的形式出現(xiàn)，分值為2分，此考點為識記內容，讀者還應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)中全局數(shù)據(jù)邏輯結構的描述，是全體用戶(應用)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)的邏輯結構和特征的描述，它是由概念模式推導而出來的，是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應用有關的數(shù)據(jù)的邏輯表示。一個概念模式可以有若干個外模式。
(3)內模式，內模式又稱物理模式，它給出了數(shù)據(jù)庫物理存儲結構與物理存取方法。
內模式處于最底層，它反映了數(shù)據(jù)在計算機物理結構中的實際存儲形式，概念模式處于中間層，它反映了設計者的數(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：內模式處于最底層，它反映了數(shù)據(jù)在計算機物理結構中的實際存儲形式，概念模式處于中間層，它反映了設計者的數(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)的全局邏輯結構到數(shù)據(jù)的物理存儲結構間的對應關系;
(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)庫應用系統(tǒng)的結構是什么樣的?
數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的7個部分以一定的邏輯層次結構方式組成一個有機的整體，它們的結構關系是：應用系統(tǒng)工、應用開發(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常考查的內容，出現(xiàn)的機率為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容，讀者應該識記數(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)模型所描述的內容有3個部分，它們是數(shù)據(jù)結構、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，此考點為理解內容，讀者應該理解實體間三種函數(shù)關系，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)關系，這種函數(shù)關系可以有下面幾種：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，此考點為識記內容，讀者應該理解層次模型的定義。它的基本結構是樹形結構。
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)有且只有一個結點沒有雙親結點，這個結點稱為根結點;
(2)除根結點以外的其他結點有且僅有一個雙親結點。
考點8 關系模型
考試鏈接：
考點8筆試考試中，是一個經常考查的內容，在筆試考試中出現(xiàn)的機率為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容，讀者應該理解二維表的7個性質，識記三類數(shù)據(jù)約束。
誤區(qū)警示：
當對關系模型進行查詢運算，涉及到多種運算時，應當注意它們之間的先后順序，因為有可能進行投影運算時，把符合條件的記錄過濾，產生錯誤的結果。
關系模型采用二維表來表示，二維表一般滿足下面7個性質：
(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，可任意交換--屬性的次序無關性;
(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：關系模式采用二維表來表示，一個關系對應一張二維表�？梢赃@么說，一個關系就是一個二維表，但是一個二維表不一定是一個關系。
疑難解答：E-R圖是如何向關系模式轉換的?
從E-R圖到關系模式的轉換是比較直接的，實體與聯(lián)系都可以表示成關系，E-R圖中屬性也可以轉換成關系的屬性。實體集也可以轉換成關系。
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