数据库概述

数据库基本特点：数据结构化，数据独立性，数据冗余小，易扩充，统一管理和控制，永久存储，有组织，可共享

三级模式

• 模式：一个数据库只有一个模式，是对数据逻辑结构的定义（属性名，类型，取值范围）

• 外模式：是模式的一部份，不同用户看到不同的外模式

• 内模式：靠近数据库的底层，对数据库存储的描述

两级映射

• 外模式/模式映射：当模式改变时，外模式不需要改变，逻辑的独立性

• 内模式/模式映射：当内模式改变时，模式不用改变，物理的独立性

视图属于外模式（编译好的SQL语句），表属于内模式

关系数据库

关系模式

关系也是一个二维表，表的每行对应于关系一个元组，表的每列与一个域对应，表列的值集为对应域的子集

关系模式的形式化表示：R(U, D, DOM, F)，U属性集，D域集，DOM属性与域之间来源关系集，F属性间的依赖关系

关系模式定义至少应包括：模式名、属性名、值域名和完整性约束，其实表头那一行就是关系模式

关系模式是一个类型，任何属性不可再分

不同的咧也可以属于同一个域

行列的顺序都无所谓

码

关系中不同的列可以对应相同的域，为了区分取不同的名字即属性

候选码：可以唯一标识一个元组，可以一个，也可以多个；候选码都是主属性，主属性不一定是候选码

主码：从候选码中筛选出一个，也叫主键

外键：外部关系中的主码

全码：所有属性构成的主码

关系代数的运算

运算对象：关系 -> 运算结果：关系

合并U 、相交∩ 、求差-（相减）、笛卡尔积×、选择σ 、投影π （选择某些列组成新的关系）、联接（取满足关系的拼接，自然连接（重复字段只保留一个），等值连接，左外连接（左无null），右外连接（右无null）） 、求商÷

关系代数表达式：用F表示每个条件，T指代每个表，getfield就是要获取的字段

$$\prod\ _{get field} (\delta _{F_{1} \wedge F_{2} \wedge ... \wedge F_{n}} (T_{1} \times T_{2} \times ... \times T_{n}))$$

数据库系统

数据库完整性

实体完整性：基本关系R的主属性不能取空值

参照完整性：定义主--外码之间的引用规则，不引用不存在的实体，外键是否为空要根据情况而定

用户定义完整性：针对某一具体应用的数据必须满足的语义要求

数据库范式

X,Y是关系R的两个属性集合，X’是X的真子集，存在X→Y，但对每一个X’都有X’!→Y，则称Y完全函数依赖X

X,Y是关系R的两个属性集合，存在X→Y，若X’是X的真子集，存在X’→Y，则称Y部分函数依赖X

X,Y,Z是关系R中互不相同的属性集合，存在X→Y(Y !→X),Y→Z，则称Z传递函数依赖X

• 1NF：列不能再分

• 2NF：消除部分依赖

• 3NF：消除传递依赖

• BCNF：非主属性对每一个码都是完全函数依赖；主属性对每一个不包含它的码,也是完全函数依赖；没有任何属性完全函数依赖于非码的任何一组属性

DBMS设计

七个阶段：规划 -> 需求分析（数据流图和数据字典） -> 概念设计（E-R图） -> 逻辑设计（关系模式） -> 物理设计 -> 数据库实施 -> 运维

E-R图：方框表示实体，属性使用圆圈，联系用菱形

通过把实体和联系都转成表就是关系模型（1:1和1:N的关系一般和实体集转换的关系合并，M：N单独出一个关系）

数据库设计&系统分析人员，自始至终参与，决定平台质量的核心成员

子系统

原子性：事务是一组不可分割的操作单元，这组单元要么同时成功要么同时失败；DBMS的事务管理子系统

一致性：事务前后的数据完整性要保持一致；DBMS的完整性子系统

隔离性：多个用户的事务之间不要相互影响，要相互隔离；DBMS的并发控制子系统

持久性：一个事务一旦提交，那么它对数据库产生的影响就是永久的不可逆的，如果后面再回滚或者出异常，都不会影响已提交的事务；DBMS的恢复管理子系统

数据库高级能力

索引

表的主键索引必须是唯一索引，平衡B+树适合做为唯一索引

表上建立索引会影响数据插入和修改的效率，建立索引不一定会提高查询效率

聚簇索引：一个表只能有一个，将数据存储与索引放到了一块，找到索引也就找到了数据；表中记录的顺序和物理顺序一致，适合按照列值范围查询的操作

非聚簇索引：将数据存储于索引分开结构，索引结构的叶子节点指向了数据的对应行，key buffer把索引先缓存到内存中，当需要访问数据时），在内存中直接搜索索引，然后通过索引找到磁盘相应数据，索引不在key buffer命中时，速度慢的原因

查询优化

查询树的优化：提前根据条件从表选出字段

硬件：增加内存，增加CPU核心，不设置数据库自增；软件：索引，优化语句，不使用游标

存储过程和触发器

都是SQL语句集

触发器：一种的特殊的存储过程，(INSERT, UPDATE, DELETE)*(BEFORE,AFTER)，总共六种组合

存储过程：编译执行，创建好的会存储在数据库服务中

存储过程中只能定义一个触发器

数据转储

事务开始BEGIN TRANSATION提交事务COMMIT

故障：事务故障，系统故障（日志检查点前面的都保存，后面的已提交的redo,没有提交的undo），介质故障

动态（转储和用户事物并发）静态（转储前没有不一致，转储中不能操作）

日志：先写日志再写数据库

数据库并发

读脏数据：在一个事务读取了另一个事务修改但还未提交的数据后，如果这个事务被回滚，那么之前读取的数据就会变得无效

不可重复读：需要读两次，前后间隔时间大，期间数据被修改，回来读时候发现不一致

数据幻读：需要两次统计数据总量，第一次到第二次统计期间发生了提交，前后统计数据不一致

数据库隔离的级别：

• 读未提交（造成脏读，不可重复读，幻读）

• 读已提交（不可重复读，大多数数据库默认级别）

• 可重复读（读操作不允许update，但可以add，幻读）

• 可串行化（所有事物顺序执行）

x锁：独占锁，写之前必须申请；S锁：共享锁；读之前要申请（二级：读完释放，三级：操作完释放）

两段锁协议：必须先申请完所有，再解锁，不能解锁后又申请；可串行的设计，遵循两段锁协议，调度是串行化的，不遵循，也可以是串行化的

数据库产生死锁的原因：

• 事务之间对资源访问顺序的交替：程序BUG

• 并发修改同一个记录：使用乐观锁和悲观锁

• 事务封锁范围大且相互等待

• 索引不当导致全表扫描：全表扫描的语句做索引优化

SQL语句

SQL是一种结构化的语言，用于描述要做什么而不考虑怎么做

数据库权限

#授权A更新TB的G属性
GRANT UPDATE(G) ON TB TO A
#给予全部权限，授权不能循环授权，可以重复授权
GRANT ALL PRIVILIGES ON TABLE <TABLE_NAME> TO <USER_NAME>
#取消授权
REVOKE <PRIVILIGE> ON TABLE ... TO ...
#使用角色
CREATE ROLE <ROLE_NAME>
GRANT ... TO <ROLE_NAME>
GRANT <ROLE_NAME> TO <USER_NAME>/PUBLIC
#审计功能，记录SC表的修改
AUDIT ALTER, UPDATE ON SC

建表

CREATE TABLE + 表名 + （字段 + 类型）

PRIMARY KEY 主键

FOREIGN KEY（字段）REFERENCES 表（字段）

CHECK（条件）

CREATE TABLE RESULT(PNO VARCHAR,GNO VARCHAR,RANK INT,BONUS NUMBER(10,5),PRIMARY KEY(PNO,GON),FOREIGN KEY(PNO) REFERENCES PLAYER(PNO),FOREIGN KEY(GNO) REFERENCES GAME(GNO),CHECK((RANK IS NULL)OR(RANK > 0)),CHECK(BONUS>=1)
);

视图

CREATE VIEW BORROW_VIEW(CATEGORY,BORROW_NUM) AS
SELECT B.CATEGORY,BR.COUNT(DATE_BORROW) FROM BOOK B BORROW BR
WHERE B.BOOK_ID == BR.BOOK_ID AND B.CATEGORY='' AND TO_CHAR(BR.DATE_BORROW,'YYYY')=''
GROUP BY CATEGORY;  

查询

SELSCT + 字段 + FROM + 表名 + WHERE + 条件

求和 SUM 求平均 AVG 计算数量 COUNT 不在其中 NO IN 拥有条件 HAVING

SELECT P.PNAME FROM PLAYER P
WHERE P.PNO NOT IN (SELECT R.PNO FROM GAME G, RESULT RWHERE G.GNO=R.GNO AND G.GAME=''
) AND P.SEX='';SELSECT P.NAME, Q.BONUS FROM PLAYER P (SELECT PNO, SUM(BONUS) AS BONUS FROM RESULTGROUP BY PNO HAVING SUM(BONUS)>10
) Q WHERE P.PNO = Q.PNO;SELECT LEVEL, COUNT(LEVEL) FROM READER
GROUP BY LEVEL ORDER BY LEVEL DESC;

更新

UPADATE + 表名 + SET + 字段 + WHERE + 条件

UPDATE RESULT SET BONUS = BONUS+1
WHERE PNO IN (SELECT R.PNO FROM PLAYER P, RESULT RWHERE P.PNO=R.PNO AND PSEX='' AND REANK=1
);

存储过程

开头必须DELIMITER //

CREATE PROCEDURE + 过程名 + （IN + 变量名 + 类型）

BEGIN开始 + 语句多行 + END结束

DELIMITER //
CREATE PROCEDURE DELPLAYER(IN PNAME VARCHAR)
BEGIN
DECALRE V1 VARCHAR;
SET V1 = PNAME;
DELETE FROM RESULT WHERE PNO=(SELECT PNO FROM PLAYER WHERE PNAME=V1);
DELETE FROM PLAYER WHERE PNAME=V1;
END