数据库系统期末考前复习

introduction to DBMS

重点掌握数据库系统的三层模式结构和两层映像的功能

三层模式结构

内模式（存储模式）数据的物理结构和存储方式的描述（Simple DB涉及）
模式（逻辑/概念模式）数据的逻辑结构和特征的描述
外模式（用户模式）局部数据的逻辑结构和特征的描述，应用程序员和最终用户能够看见和使用

两层映像

外模式<->模式一个模式可以有任意多个外模式 逻辑独立性
模式<->内模式模式/内模式的映射是唯一的 物理独立性

ER转化关系模型、主外键约束

ER转化关系模型

多对多，一对多的合并

Subclass Entity

Object Oriented：each object can only belong to a single table 最省存储空间
the E/R Approach（拆分表）: 子类额外属性单独建表，将父类主键当作子类表的外键和主键
The Null Value Approach: Too many NULL’s (waste memory space)

完整性约束

实体完整性：主键不能为null
参照完整性：外键要么为空，要么为参照表的主键
用户定义完整性：属性的值要合法

SQL操作

SQL Type

DDL: CREATE, DROP
DML: INSERT, DELETE, UPDATE, SELECT FROM WHERE

SQL 查询

SELECT … FROM … WHERE …

LIKE后面

%代表任意字符串，_代表单个字符

ORDER BY

ASC升序（默认），DESC降序

IN, EXIST

ANY, ALL

DISTINCT

Aggregations

sum求和
avg求均值
min求最小值
max求最大值
count计数

用法：SELECT AVG(price) FROM sells WHERE beer = ‘Bud’

GROUP BY

HAVING

在select from where之后对结果进行过滤

INTERSECT, UNION

intersect求交集，union求并集

SQL 授权

GRANT, REVOKE

GRANT SELECT, UPDATE(PRICE)
ON Sells
TO Sally;
#Sally可以查询Sells表并修改Sells表中的PRICE

GRANT UPDATE ON Sells TO Sally
WITH GRANT OPTION;
#Sally可以更新Sells表，并且可以将此权限授予给别人

REVOKE <LIST OF PRIVILEGES>
ON <RELATION OT OTHER OBJECT>
FROM <LIST OF AUTHORIZATION ID>
CASCADE or RESTRICT;
#cascade级联删除

授权图

AP star star -> BP star -> CP star

若A revoke P from B cascade，则C的权限也会被级联收回。

DB 模式设计

坏的设计的后果

冗余
插入异常
删除异常
更新异常

插入、删除、更新三者一定同时出现

通过函数依赖找到关系的Key

Key->{all} but subset of Key doesnot -> {all}

Key的超集是Superkey

找Key：函数依赖左边没出现的一定不是Key的元素，函数依赖右边没出现的一定是Key的元素

再根据闭包比较，找到Key的其它元素

关系闭包

Armstrong公理系统

传递性
拆分性 x->yz == x->y & x->z
假言推理 x->y & yz->u == xz->u

无损分解

分解之和如果R1∩R2是R1或R2的超码，则R上的分解（R1，R2）是无损分解

保持函数依赖

如果F上的每一个函数依赖都在其分解后的某一个关系上成立，则这个分解是保持依赖的

范式

3NF<BCNF<4NF

BCNF

对于所有非平凡的函数依赖，左边都是superkey

分解为BCNF

检验R是否属于BCNF。如果是，返回{R}作为结果。
如果存在BCNF违例，假设为X→Y。计算X+。选择R1=X+作为一个关系模式，并使另一个关系模式R2包含属性X以及那些不在X+中的属性。
计算R1和R2的FD集，分别记为S1和S2。
递归地分解R1和R2。返回这些分解得到的结果集合。

3NF

违反3NF的情况：

X->A如果X不是superkey，并且A不是主属性

关系代数及查询过程

关系代数

并、交、差
投影 $\pi$ 、选择 $\sigma$
自然连接
笛卡尔积
$\theta$ 连接：先做笛卡尔积，再筛选
除法：结果等于被除集中有对应除集中所有元素的元素的集合

查询过程

表达式树

解析SQL语句->生成逻辑查询计划->逻辑优化->物理查询计划->代价估计->执行最优物理查询计划

查询优化

一般来说，选择操作和投影操作最先做

先选择，再投影

故障恢复

ACID性质：原子性、一致性、隔离性、持久性

start, commit, abort

REDO日志

redo日志记录的是新值

修改磁盘元素之前先将日志记录输出到磁盘日志文件

恢复：寻找没有commit的事务，从前向后扫描日志，对事务进行重新执行

解决redo日志恢复太慢的办法：checkpoint（CKPT）

停止接受新事务
等待所有事务完成
将所有日志存入磁盘
将所有缓冲区数据存入数据库
在数据库日志中打上ckpt标记

end ckpt指的是start ckpt之前的值全部已经写到了数据库磁盘上

UNDO日志

日志先在内存中写，不用每次操作都访问磁盘