第一章 绪论#

• 基本概念:
  • 数据 (Data): 描述事物的符号记录，可以是数值、文字、图像等。
  • 数据库 (Database, DB): 长期存储在计算机内，有组织、可共享的数据集合。
  • 数据库管理系统 (Database Management System, DBMS): 用于管理数据库的软件系统，负责数据的定义、存取、维护和管理。
  • 数据库系统 (Database System, DBS): 由数据库、DBMS、应用系统、数据库管理员和用户组成。
• 三种主要数据库模型:
  • 层次模型: 用树状结构表示实体之间的关系。
  • 网状模型: 用图状结构表示实体之间的关系。
  • 关系模型: 用二维表格（关系）表示实体及实体之间的关系，是目前最主流的模型。
• 数据库系统三级模式和二级映像:
  • 三级模式:
    • 概念模式 (Conceptual Schema): 对全局数据结构的描述，独立于具体的硬件和软件。
    • 外模式 (External Schema): 针对特定用户的局部数据视图，也称子模式。
    • 内模式 (Internal Schema): 描述数据在物理存储介质上的表示方式。
  • 二级映像:
    • 外模式/概念模式映像: 保证数据的逻辑独立性，即当概念模式发生改变时，外模式不会受到影响。
    • 概念模式/内模式映像: 保证数据的物理独立性，即当存储结构发生改变时，概念模式不会受到影响。

第二章 关系数据库#

• 关系数据库系统的基本特征:
  • 以关系模型为基础，用表格表示数据。
  • 数据之间存在联系，通过键来关联不同表。
  • 具有数据独立性，逻辑独立性和物理独立性。
  • 提供数据查询、更新、管理功能。
• 关系的完整性约束:
  • 实体完整性: 主码不能为空。
  • 参照完整性: 外码值必须是参照表中已存在的主码值或为空。
  • 用户自定义完整性: 由用户定义的约束，如数据类型、取值范围等。
• 关系代数运算:
  • 基本运算: 选择 (σ)、投影 (π)、并 (∪)、差 (-)、笛卡尔积 (×)。
  • 组合运算: 交 (∩)、连接 (⋈)、除 (÷)。

第三章 SQL#

• SQL 的主要功能:
  • 数据定义 (DDL): 创建、修改、删除数据库对象，如表、索引、视图等。
    • CREATE TABLE, ALTER TABLE, DROP TABLE, CREATE INDEX, CREATE VIEW
  • 数据操纵 (DML): 查询、插入、修改、删除数据。
    • SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE
  • 数据控制 (DCL): 控制用户的访问权限。
    • GRANT, REVOKE
• 基本表的定义、删除与修改:
  • CREATE TABLE table_name (column_name datatype [constraints], ...);
  • ALTER TABLE table_name ADD/MODIFY/DROP COLUMN column_name;
  • DROP TABLE table_name;
• 索引的概念和特点:
  • 概念: 用于加速数据检索的特殊数据结构。
  • 特点:
    • 提高查询效率，但会降低数据更新速度。
    • 需要额外的存储空间。
  • CREATE INDEX index_name ON table_name (column_name);
• 插入、删除、修改数据:
  • INSERT INTO table_name (column1, column2, ...) VALUES (value1, value2, ...);
  • DELETE FROM table_name WHERE condition;
  • UPDATE table_name SET column1 = value1, column2 = value2, ... WHERE condition;
• 视图:
  • 概念: 基于表或其他视图的虚拟表，不实际存储数据，只存储视图定义。
  • CREATE VIEW view_name AS SELECT ... FROM ... WHERE ...;

第四章 数据库的安全性#

• 什么是数据库的安全性:
  • 保护数据库免受未经授权的访问、修改、破坏，以及确保数据的保密性、完整性和可用性。
• 实现数据库系统安全性的技术和方法:
  • 用户身份验证: 用户名/密码、指纹识别等。
  • 访问控制: 定义用户的权限，如读、写、执行等。
  • 数据加密: 将数据转换为密文进行存储和传输。
  • 审计: 记录用户操作，以便追踪和分析安全事件。

第五章 数据库完整性#

• 什么是数据库的完整性:
  • 确保数据库中数据的正确性、一致性和有效性。
• 关系数据库管理系统完整性实现的机制:
  • 约束机制: 包括实体完整性约束、参照完整性约束、用户自定义完整性约束。
  • 触发器: 定义特定事件（如插入、删除、更新）发生时自动执行的操作。
  • 断言: 定义必须满足的条件。

第六章 关系数据理论#

• 函数依赖的基本概念:
  • 函数依赖 (Functional Dependency, FD): 关系模式中属性之间的制约关系，如 X → Y，表示在关系中，X 的值确定 Y 的值。
• 完全函数依赖、部分函数依赖、传递函数依赖:
  • 完全函数依赖: 如果 X 能决定 Y，并且 X 的任何真子集都不能决定 Y。
  • 部分函数依赖: 如果 X 能决定 Y，且 X 的某个真子集也能决定 Y。
  • 传递函数依赖: 如果 X 能决定 Y，Y 能决定 Z，且 Y 不能决定 X，则 X 传递决定 Z。
• 候选码、主码:
  • 候选码 (Candidate Key): 能唯一标识关系中元组的最小属性集，一个关系可以有多个候选码。
  • 主码 (Primary Key): 从候选码中选出一个作为关系的主码。
• 1NF、2NF、3NF、BCNF、4NF 的含义:
  • 1NF (First Normal Form): 关系中的每个属性都不可再分。
  • 2NF (Second Normal Form): 满足 1NF，且非主属性完全依赖于主码。
  • 3NF (Third Normal Form): 满足 2NF，且非主属性不传递依赖于主码。
  • BCNF (Boyce-Codd Normal Form): 满足 3NF，且每个决定因素都包含主码。
  • 4NF (Fourth Normal Form): 满足 BCNF，且不包含多值依赖。

第七章 数据库设计#

• 数据库的设计过程 (重中之重):
  1. 需求分析: 理解用户的需求，明确数据范围、业务规则。
  2. 概念结构设计: 将需求转换为概念模型，通常使用 E-R 图。
  3. 逻辑结构设计: 将概念模型转换为特定的逻辑模型（如关系模型）。
  4. 物理结构设计: 确定数据的物理存储结构，如索引、存储方式等。
  5. 数据库实施: 根据设计创建数据库，导入数据。
  6. 数据库运行与维护: 监控数据库运行状态，定期维护。

第八章 数据库编程#

• 存储过程的概念和特点:
  • 概念: 存储在数据库服务器中的预编译的 SQL 代码块，可以包含控制语句、循环、变量等。
  • 特点:
    • 提高数据库访问性能。
    • 减少网络流量。
    • 可以模块化地组织业务逻辑。
    • 增强数据库安全性。

第十章 关系查询处理和查询优化#

• 代数优化和物理优化的概念:
  • 代数优化: 对关系代数表达式进行等价变换，减少中间结果的数量。
  • 物理优化: 选择合适的物理存取路径，如使用索引、选择连接方式等。

第十一章 数据库恢复技术#

• 事务的概念和性质:
  • 事务 (Transaction): 数据库操作的基本逻辑单元，要么全部执行，要么全部不执行。
  • ACID 特性:
    • 原子性 (Atomicity): 事务是不可分割的，要么全部执行成功，要么全部失败回滚。
    • 一致性 (Consistency): 事务执行前后，数据库从一个一致性状态转换到另一个一致性状态。
    • 隔离性 (Isolation): 并发事务之间相互隔离，不受影响。
    • 持久性 (Durability): 已提交的事务对数据库的修改是永久性的。