二級c公共基礎知識(3)
二級c公共基礎知識
二級c語言：數(shù)據(jù)庫設計基礎
4.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念
數(shù)據(jù)：實際上就是描述事物的符號記錄。
數(shù)據(jù)的特點：有一定的結構，有型與值之分，如整型、實型、字符型等。而數(shù)據(jù)的值給出了符合定型的值，如整型值15。
數(shù)據(jù)庫：是數(shù)據(jù)的集合，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共享。
數(shù)據(jù)庫存放數(shù)據(jù)是按數(shù)據(jù)所提供的數(shù)據(jù)模式存放的，具有集成與共享的特點。
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：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)操縱、數(shù)據(jù)維護、控制及保護和數(shù)據(jù)服務等，是數(shù)據(jù)庫的核心。
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能：
(1)數(shù)據(jù)模式定義：即為數(shù)據(jù)庫構建其數(shù)據(jù)框架;
(2)數(shù)據(jù)存取的物理構建：為數(shù)據(jù)模式的物理存取與構建提供有效的存取方法與手段;
(3)數(shù)據(jù)操縱：為用戶使用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)提供方便，如查詢、插入、修改、刪除等以及簡單的算術運算及統(tǒng)計;
(4)數(shù)據(jù)的完整性、安生性定義與檢查;
(5)數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制與故障恢復;
(6)數(shù)據(jù)的服務：如拷貝、轉存、重組、性能監(jiān)測、分析等。
為完成以上六個功能，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供以下的數(shù)據(jù)語言：
(1)數(shù)據(jù)定義語言：負責數(shù)據(jù)的模式定義與數(shù)據(jù)的物理存取構建;
(2)數(shù)據(jù)操縱語言：負責數(shù)據(jù)的操縱，如查詢與增、刪、改等;
(3)數(shù)據(jù)控制語言：負責數(shù)據(jù)完整性、安全性的定義與檢查以及并發(fā)控制、故障恢復等。
數(shù)據(jù)語言按其使用方式具有兩種結構形式：交互式命令(又稱自含型或自主型語言)宿主型語言(一般可嵌入某些宿主語言中)。
數(shù)據(jù)庫管理員：對數(shù)據(jù)庫進行規(guī)劃、設計、維護、監(jiān)視等的專業(yè)管理人員。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：由數(shù)據(jù)庫(數(shù)據(jù))、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(軟件)、數(shù)據(jù)庫管理員(人員)、硬件平臺(硬件)、軟件平臺(軟件)五個部分構成的運行實體。
數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)：由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應用軟件及應用界面三者組成。
文件系統(tǒng)階段：提供了簡單的數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)管理能力，但是它無法提供完整的、統(tǒng)一的、管理和數(shù)據(jù)共享的能力。
層次數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段 ：為統(tǒng)一與共享數(shù)據(jù)提供了有力支撐。
關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點：數(shù)據(jù)的集成性 、數(shù)據(jù)的高共享性與低冗余性 、數(shù)據(jù)獨立性(物理獨立性與邏輯獨立性)、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式：
(1)概念模式：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中全局數(shù)據(jù)邏輯結構的描述，全體用戶公共數(shù)據(jù)視圖;
(2)外模式：也稱子模式與用戶模式。是用戶的數(shù)據(jù)視圖，也就是用戶所見到的數(shù)據(jù)模式;
(3)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。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩級映射：
(1)概念模式到內模式的映射;
(2)外模式到概念模式的映射。
4.2 數(shù)據(jù)模型
數(shù)據(jù)模型的概念：是數(shù)據(jù)特征的抽象，從抽象層次上描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特征、動態(tài)行為和約束條件，為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的信息表與操作提供一個抽象的框架。描述了數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)操作及數(shù)據(jù)約束。
E-R模型的基本概念
(1)實體：現(xiàn)實世界中的事物;
(2)屬性：事物的特性;
(3)聯(lián)系：現(xiàn)實世界中事物間的關系。實體集的關系有一對一、一對多、多對多的聯(lián)系。
E-R模型三個基本概念之間的聯(lián)接關系：實體是概念世界中的基本單位，屬性有屬性域，每個實體可取屬性域內的值。一個實體的所有屬性值叫元組。
E-R模型的圖示法：(1)實體集表示法; (2)屬性表法; (3)聯(lián)系表示法。
層次模型的基本結構是樹形結構，具有以下特點：
(1)每棵樹有且僅有一個無雙親結點，稱為根;
(2)樹中除根外所有結點有且僅有一個雙親。
從圖論上看，網(wǎng)狀模型是一個不加任何條件限制的無向圖。
關系模型采用二維表來表示，簡稱表，由表框架及表的元組組成。一個二維表就是一個關系。
在二維表中凡能唯一標識元組的最小屬性稱為鍵或碼。從所有侯選健中選取一個作為用戶使用的鍵稱主鍵。表A中的某屬性是某表B的鍵，則稱該屬性集為A的外鍵或外碼。
關系中的數(shù)據(jù)約束：
(1)實體完整性約束：約束關系的主鍵中屬性值不能為空值;
(2)參照完全性約束：是關系之間的基本約束;
(3)用戶定義的完整性約束：它反映了具體應用中數(shù)據(jù)的語義要求。
4.3關系代數(shù)
關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點之一是它建立在數(shù)據(jù)理論的基礎之上，有很多數(shù)據(jù)理論可以表示關系模型的數(shù)據(jù)操作，其中最為著名的是關系代數(shù)與關系演算。
關系模型的基本運算：
(1)插入 (2)刪除 (3)修改 (4)查詢(包括投影、選擇、笛卡爾積運算)
4.4 數(shù)據(jù)庫設計與管理
數(shù)據(jù)庫設計是數(shù)據(jù)應用的核心。
數(shù)據(jù)庫設計的兩種方法：
(1)面向數(shù)據(jù)：以信息需求為主，兼顧處理需求;
(2)面向過程：以處理需求為主，兼顧信息需求。
數(shù)據(jù)庫的生命周期：需求分析階段、概念設計階段、邏輯設計階段、物理設計階段、編碼階段、測試階段、運行階段、進一步修改階段。
需求分析常用結構析方法和面向對象的方法。結構化分析(簡稱SA)方法用自頂向下、逐層分解的方式分析系統(tǒng)。用數(shù)據(jù)流圖表達數(shù)據(jù)和處理過程的關系。對數(shù)據(jù)庫設計來講，數(shù)據(jù)字典是進行詳細的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要結果。
數(shù)據(jù)字典是各類數(shù)據(jù)描述的集合，包括5個部分：數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)流(可以是數(shù)據(jù)項，也可以是數(shù)據(jù)結構)、數(shù)據(jù)存儲、處理過程。
數(shù)據(jù)庫概念設計的目的是分析數(shù)據(jù)內在語義關系。設計的方法有兩種
(1)集中式模式設計法(適用于小型或并不復雜的單位或部門);
(2)視圖集成設計法。
設計方法：E-R模型與視圖集成。
視圖設計一般有三種設計次序：自頂向下、由底向上、由內向外。
視圖集成的幾種沖突：命名沖突、概念沖突、域沖突、約束沖突。
關系視圖設計：關系視圖的設計又稱外模式設計。
關系視圖的主要作用：
(1)提供數(shù)據(jù)邏輯獨立性;
(2)能適應用戶對數(shù)據(jù)的不同需求;
(3)有一定數(shù)據(jù)保密功能。
數(shù)據(jù)庫的物理設計主要目標是對數(shù)據(jù)內部物理結構作調整并選擇合理的存取路徑，以提高數(shù)據(jù)庫訪問速度有效利用存儲空間。一般RDBMS中留給用戶參與物理設計的內容大致有索引設計、集成簇設計和分區(qū)設計。
數(shù)據(jù)庫管理的內容：
(1)數(shù)據(jù)庫的建立;
(2)數(shù)據(jù)庫的調整;
(3)數(shù)據(jù)庫的重組;
(4)數(shù)據(jù)庫安全性與完整性控制;
(5)數(shù)據(jù)庫的故障恢復;
(6)數(shù)據(jù)庫監(jiān)控。
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