教资信息技术之数据库技术
一、概述
1.1 基本概念
·数据：描述事物的符号记录称为数据
·数据库：长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。
·数据库管理系统：位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件
·数据库系统：数据库系统是由数据库、数据库管理系统（及其应用开发工具）、应用程序和数据库管理员（DBA）组成的存储、管理、处理和维护数据的系统
1.2 数据库技术的发展
1.3 数据库系统
1. 数据库系统的三级模式
·外模式：or用户模式，是数据库用户(包括应用程序员和最终用户)能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示
·模式：是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据概念视图
·内模式：物理或存储模式，是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在系统内部的组织方式
2. 数据库系统的二级映像
·外模式/模式映象：模式描述的是数据的全局逻辑结构，外模式描述的是数据的局部逻辑结构。对于同一个模式可以有任意个外模式。对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映象，它定义了该外模式和模式之间的对应关系。这些映像定义通常包含在各自外模式的描述中。
当模式改变时（例如增加新的关系、新的属性等），由数据库管理员对各个外模式/内模式的映像作相应的改变，可以使外模式保持不变。应用程序是根据数据的外模式来编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与应用程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性
·模式/内模式映象：数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式/内模式映像是唯一的，它定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。该映像定义通常包含在模式当中。当数据库的存储结构改变时，由数据库管理员对模式/内模式映像作出相对的改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性
2. DBMS的主要功能
·数据定义：定义数据库的结构，完整性约束和用户的权限
·数据操纵：实现对数据的插入、删除等操作
·数据控制：对数据的安全性、完整性、并发、备份与恢复的控制
·数据维护：故障后的恢复、数据库的重组、性能的监视等
1.4 数据模型
1.4.1 概述
1. 两类数据模型
·概念模型：也叫信息模型，按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计
·逻辑模型：主要包括层次模型、网状模型、关系模型、面向对象数据模型和对象关系数据模型、半结构化数据模型等
2. 数据模型的组成要素
·数据结构：描述数据库的组成对象以及对象之间的联系
·数据操作：对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作的合集，包括操作及有关的操作规则，主要由查询和更新（插入、删除、修改）两类操作
·数据的完整性约束：一组完整性规则，以保证数据的正确、有效和相容，此外数据模型还应提供定义完整性约束条件的机制，以反映具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件
1.4.2 概念模型
1. 相关术语
·实体：客观存在并可相互区别的事务物称为实体，例如一个学生、一个部门
·属性：实体所具有的某一特性称为属性，例如学生实体的学号、姓名等属性
·码、键：唯一标识实体的某一属性或属性集
·域：一组具有相同数据类型的值的集合。属性的取值范围来自某个域
2. 实体间的联系
·一对一：班级和班主任
·一对多：班主任和学生
·多对多：学生和课程
3. E-R图
矩形实体；椭圆属性；菱形实体间联系；无向边连接
1.4.3 逻辑模型
1. 层次模型（树形）
2. 网状模型
3. 关系模型（二维表）
二、关系数据库
2.1 E-R图与关系模式的转换
·一对一联系的转换：选择合适的实体，在其中加入另一实体的码，eg将实体身份证中的身份证号加入学生实体中
·一对多联系的转化：在多的那端实体中加入一那端实体的码，eg将实体班级中的班级号加入学生实体中
·多对多联系的转换：增加二者联系的关系模式，并加上二实体中的码，eg学生与课程的联系为选课，选课拥有成绩成为新的关系模式，并加上学号和课程编号两个码
2.2 关系的完整性约束
实体完整性--主码不为空但可为多个，且不同元组的主码不重复；
参照完整性--外键的取值必须参照主键值，即受主键的约束；
用户定义完整性--用户事先定义属性值域
2.3 关系代数运算
传统的集合运算：并 差 交 笛卡尔积
专门的关系运算：
·选择：根据条件得到行
·投影：根据条件得到列
·连接：等值连接--在笛卡尔积的基础上选择两个关系中具有相同值的属性拼左右； 自然连接--在等值连接的基础上去掉重复的属性
三、关系数据库设计
3.1 函数依赖
3.1.1 定义
3.1.2 分类
·完全函数依赖：在R(U)中，如果X→Y，并且对于X的任何一个真子集X’, 都有X’/→Y, 则称Y对X完全函数依赖，记作X→fY，eg（SNo,CNo)→f Grade
·部分函数依赖：在R(U)中，如果X→Y，并且对于X的任何一个真子集X’, 都有X’→Y, 则称Y对X完全函数依赖，记作X→pY，eg（SNo,CNo)→p SN
·传递函数依赖：在R(U)中，如果X→Y(Y⊈X)，Y→Z(Z⊈Y),X/→Y, 则称Z对X传递函数依赖，记作X→tY，eg SNo→institute，institute→dean，则SNo→dean
3.1.3 候选码求解
·候选码：必须能够通过函数依赖推导出所有的属性
·闭包：该属性最多能推导出的属性集（属性本身能推出本身）
·首先求解只在左边出现过的属性集合UL的闭包, 若该闭包为全集，则候选码为UL
; 若该闭包不为全集或者为空，则对UM=U-UL-UR或ULUM组合求解闭包，先对单个元素进行求解，再多个元素组合进行求解（若有单个属性已经能作为候选码，则不再将该属性和其他属性进行组合）
3.2 范式
1. 第一范式
关系模式R的所有属性均为原子属性（不可再分），则R为第一范式
2. 第二范式
R满足1NF，且每个非主属性都完全依赖于R的主码（即不存在部分依赖），则为第二范式
3. 第三范式
R满足2NF，且每个非主属性都不依赖传递于R的主码（即不存在传递依赖），则为第三范式
4. BC范式
R满足3NF，且不存在主属性对非主属性的函数依赖，则为BC范式
四、ACCESS数据库
4.1 数据类型
·文本：文本或文本和数字的组合，不需要计算的数字
·数字：需要进行计算的数值数据
·日期时间：基于日期和时间的数据
·自动编号：添加记录时自动插入的唯一的数值
·是/否：逻辑值，复选框
4.2 创建查询
1. 指定列查询，查看显示部分
2. 排序查询，降序or 升序
3. 条件查询，and、 or、 between and、in、like--？为任意一个字符 *为任意个字符 #任意一个数字
4. 分组查询，看总计部分，最大值、计数、group by
4.3 SQL基础
1. 数据表的定义、删除与修改
·定义
·修改--增加 删除 修改列
·删除（不可撤销）
2. 数据更新
·插入数据 insert into
·修改数据 update set where where若省略则代表修改表中所有列的值
·删除数据 delete from where
3. 单表数据查询
·无条件查询
·条件查询
·聚集函数
·分组查询
·排序查询
4. 多表数据查询
·使用单表语句
·使用join子句