(完整版)数据库原理知识点--笔试必备.pdf

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条件表达式]例:deletefromxswherexh='819910'?数据修改:UPDATE基本表名SET列名=值表达式,[列名=值表达式...][WHERE条件表达式]?对视图的更新:对视图的查询是和基本表相同的,但是更新操作则受到下列三条规则的限制:?如果视图是从多个基本表使用联接操作导出的,则不允许更新。?如果导出的视图使用了分组和聚合操作,也不允许更新。?如果视图是从单个基本表使用选择和投影操作导出的,并且包括了基本表的主码或某个候选码,则可以执行操作。(这就相当于在基本表上操作)。:..数据库安全性?实现数据库系统安全性的技术和方法有多种,最重要的是存取控制技术和审计技术。目前许多大型DBMS达到了C2级,其安全版本达到了B1C2级的DBMS必须具有自主存取控制功能和初步的审计功能B1级的DBMS必须具有强制存取控制和增强的审计功能?自主存取控制功能一般是通过SQL的GRANT语句和REVOKE语句来实现的?实现数据库安全性控制的常用方法和技术。答:实现数据库安全性控制的常用方法和技术有:(l)用户标识和鉴别:该方法由系统提供一定的方式让用户标识自己的名字或身份。每次用户要求进入系统时,由系统进行核对,通过鉴定后才提供系统的使用权。(2)存取控制:通过用户权限定义和合法权检查确保只有合法权限的用户访问数据库,所有未被授权的人员无法存取数据。(3)视图机制:为不同的用户定义视图,通过视图机制把要保密的数据对无权存取的用户隐藏起来,从而自动地对数据提供一定程度的安全保护。(4)审计:建立审计日志,把用户对数据库的所有操作自动记录下来放入审计日志中,DBA可以利用审计跟踪的信息,重现导致数据库现有状况的一系列事件,找出非法存取数据的人、时间和内容等。(5)数据加密:对存储和传输的数据进行加密处理,从而使得不知道解密算法的人无法获知数据的内容。?用SQL的GRANT和REVOKE语句(加上视图机制)完成授权定义或存取控制功能:(a)用户王明对两个表有SELECT权力。GRANTSELECTON职工,部门TO王明(b)用户李勇对两个表有INSERT和DELETE权力。GRANTINSERT,DELETEON职工,部门TO李勇(c)每个职工只对自己的记录有SELECT权力。GRANTSELECTON职工WHENUSER()=NAMETOALL;(d)用户刘星对职工表有SELECT权力,对工资字段具有更新权力。GRANTSELECT,UPDATE(工资)ON职工TO刘星(e)用户张新具有修改这两个表的结构的权力。GRANTALTERTABLEON职工,部门TO张新;(f)用户周平具有对两个表所有权力(读,插,改,删数据),并具有给其他用户授权的权力。GRANTALLPRIVILIGESON职工,部门:..TO周平WITHGRANTOPTION;(g)用户杨兰具有从每个部门职工中SELECT最高工资、最低工资、平均工资的权力,他不能查看每个人的工资。,MAX(工资),MIN(工资),AVG(工资)FROM职工,=;数据库完整性?数据库的完整性概念与数据库的安全性概念有什么区别和联系?数据库的完整性概念与数据库的安全性概念有什么区别和联系??数据库的完整性–数据的正确性和相容性数据的完整性和安全性是两个不同概念–数据的完整性防止数据库中存在不符合语义的数据,也就是防止数据库中存在不正确的数据防范对象:不合语义的、不正确的数据–数据的安全性保护数据库防止恶意的破坏和非法的存取防范对象:非法用户和非法操作?RDBMS完整性实现的机制–完整性约束定义机制–完整性检查机制–违背完整性约束条件时RDBMS应采取的动作[例]定义SC中的参照完整性CREATETABLESC(SnoCHAR(9)NOTNULL,CnoCHAR(4)NOTNULL,GradeSMALLINT,PRIMARYKEY(o),/*在表级定义实体完整性*/FOREIGNKEY(Sno)REFERENCESStudent(Sno),/*在表级定义参照完整性*/o)o)/*在表级定义参照完整性*/);[例]Student表的Ssex只允许取“男”或“女”。CREATETABLEStudent(SnoCHAR(9)PRIMARYKEY,SnameCHAR(8)NOTNULL,:..SsexCHAR(2)CHECK(SsexIN(‘男’,‘女’)),/*性别属性Ssex只允许取'男'或'女'*/SageSMALLINT,SdeptCHAR(20));:..关系数据理论?范式在关系数据库中的一个非常重要的问题就是如何评价分解后的各个关系模式的好坏。通常可以通过判断分解后的模式达到几范式来评价模式的好坏。范式有:1NF、2NF、3NF、BCNF、4NF和5NF。这几种范式之间的关系如下:1NF?2NF?3NF?BCNF?4NF?5NF通过模式分解,将低一级范式的关系模式分解成了若干个高一级范式的关系模式的集合,这种过程叫做规范化。下面将给出各个范式的定义。(第一范式)定义若关系模式R的每一个分量是不可再分的数据项,则关系模式R属于第一范式(1NF)。(第二范式)定义若关系模式R?1NF,且每一个非主属性完全依赖于码,则关系模式R?2NF。即当1NF消除了非主属性对码的部分函数依赖,则成为2NF。例FIRST关系中的码是Sno、Pno,而Sno?Status,因此非主属性Status部分函数依赖于码,故非2NF的。若此时,将FIRST关系分解为:FIRSTl(Sno,Sname,Status,City)?2NFFIRST2(Sno,Pno,Qty)?2NF因为FIRSTl和FIRST2中的码分别为Sno和Sno,Pno每一个非主属性完全依赖于码。(第三范式)定义若关系模式R(U,F)中不存在这样的码X,属性组Y及非主属性Z(Z?Y)使得X?Y,(Y?X)Y?Z成立,则关系模式R?3NF。即当2NF消除了非主属性对码的传递函数依赖,则成为3NF。例FIRSTl?3NF,因为在分解后的关系模式FIRSTl中有:Sno?Status,Status?City,存在着非主属性City传递依赖于码Sno。(巴克斯范式);定义若关系模式R?1NF,若X?Y且Y?X时,X必含有码,则关系模式R?BCNF。即当3NF消除了主属性对码的部分和传递函数依赖,F。:..F的关系模式,应有如下性质:(1)所有非主属性对每一个码都是完全函数依赖;(2)所有非主属性对每一个不包含它的码,也是完全函数依赖;(3)没有任何属性完全函数依赖于非码的任何一组属性。学生(学生号,学生姓名,姓别,班级,…,家长姓名,家长电话,家庭住址)学生姓名,家长姓名->家长电话,家庭住址:..数据库设计?需求分析;?概念结构设计:ER模型(基本元素、联系的类型与属性、表示、设计),局部ER的集成依据与优化,冲突的消除,实体之间的联系类型(1:1、1:n、m:n)?逻辑结构设计:ER模型向关系模型的转换(联系的转换、主键与外键)1)ER模型向关系模型的转换应遵循如下原则:①每个实体类型转换成一个关系模式;②一个1:1的联系可转换为一个关系模式,或与任意一端的关系模式合并。若独立转换为一个关系模式,那么,两端关系的码及联系的属性为该关系的属性,且两端关系的码均可作为候选码;若与一端合并,那么将另一端的码及联系的属性合并到该端。③一个1:n的联系可转换为一个关系模式,或与n端的关系模式合并,若独立转换为一个关系模式,那么,两端关系的码及联系的属性为关系的属性,而n端的码为关系的码;④一个n:m的联系可转换为一个关系模式,那么,两端关系的码及联系的属性为关系的属性,而关系的码为两端实体的码的组合;⑤三个或三个以上多对多的联系可转换为一个关系模式,那么,诸关系的码及联系的属性为关系的属性,而关系的码为各实体的码的组合;⑥具有相同码的关系可以合并。2)转换为DBMS支持下的数据模型:向特定的DBMS支持下的数据模型转换需要熟悉所用的RDBMS的功能与限制,它依赖于机器,所以不加介绍。例如用SQL的DDL定义基本表、视图等。3)对数据模型进行优化:对数据模型优化步骤如下:①确定数据依赖;②进行极小化处理,消除冗余联系;③确定各关系模式属于几范式,考察是否存在部分、传递、多值函数依赖,并根据需求阶段的处理要求,确定是否要进行合并与分解。?物理结构设计对于一个给定的逻辑数据模式选取一个最适合应用环境的物理结构的过程,称为数据库的物理设计。?数据库的实施与维护(1)数据库实现阶段的工作。建立实际数据库结构;试运行;装入数据;(2)其他有关的设计工作。数据库的重新组织设计;故障恢复方案设计;安全性考虑;事务控制;(3)运行与维护阶段的工作。数据库的日常维护(安全性、完整性控制,数据库的转储和恢复);性能的监督、分析与改进;扩充新功能;修改错误。PD中:概念模型设计->CDM,逻辑、物理模型设计->PDM?数据库物理设计的内容和步骤。答:数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库的物理结构,它依赖于给定的DBMS。为一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用要求的物理结构,就是数据库的:..物理设计的主要内容。数据库的物理设计步骤通常分为两步:(l)确定数据库的物理结构,在关系数据库中主要指存取方法和存储结构;(2)对物理结构进行评价,评价的重点是时间效率和空间效率。关系系统及其查询优化?关系代数表达式中的查询优化关系系统的查询优化既是关系数据库管理系统实现的关键技术,又是关系系统的优点。因为,用户只要提出“干什么”,不必指出“怎么干”。在关系代数表达式中需要指出若干关系的操作步骤,问题是怎样做才能保证省时、省空间、效率高,这就是查询优化的问题。需要注意的是,在关系代数运算中,笛卡尔积、连接运算最费时间和空间,究竟应采用什么样的策略,节省时间空间,这就是优化的准则。(1)选取运算尽可能先做(2)在执行连接前对关系适当地预处理,方法有两种:索引连接法、排序合并连接法(3)将投影运算和选择运算同时进行(4)将投影运算和其前后的二目运算结合起来(5)、SC、C中,用户有一查询语句:检索女同学选修课程的课程名和任课教师名。(1)试写出该查询的关系代数表达式;(2)试写出查询优化的关系代数表达式。(1)π(σ())CNAME,TEACHERSEX='女'(2)优化为:π(Cπ(π(SC)π(σ(S))))CNAME,TEACHERC#S#,C#S#SEX='女'(基本思路:尽量提前做选择操作;在每个操作后,应做个投影操作,去掉不用的属性值。数据库恢复技术?事务的基本概念事务(Transaction)事务是用户定义的一个操作序列,这些操作要么全做要么全不做,是一个不可分割的工作单位,是数据库环境中的逻辑工作单位。事务和程序是两个概念,一般程序包含多个事务。事务的开始与结束可以由用户显式控制。如果用户没有显式地定义事务,则由DBMS按缺省规定自动划分事务。在SQL语言中,定义事务的语句有三条:BEGINTRANSACTION事务开始<对数据库的更新操作>COMMIT事务提交ROLLBACK事务回滚?事务的特性:..事务具有四个特性,简称ACID特性。(Atomicity)事务是数据库的逻辑工作单位,事务中包括的诸操作要么都做,要么都不做。(Consistency)事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。因此当数据库只包含成功事务提交的结果时,就说数据库处于一致性状态。如果数据库系统运行中发生故障,有些事务尚未完成就被迫中断,系统将事务中对数据库的所有已完成的操作全部撤消,滚回到事务开始时的一致状态。(Isolation)一个事务的执行不能被其他事务干扰。即一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事务是隔离的,并发执行的各个事务之间不能互相干扰。(Durability)持续性也称永久性(Permanence),指一个事务一旦提交,它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其执行结果有任何影响。举例:银行转帐事务该事务把一笔金额从一个帐户甲转给另一个帐户乙。BEGINTRANSACTION读帐户甲的余额BALANCE;BALANCE=BALANCE-AMOUNT;--AMOUNT为转帐金额IF(BALANCE<0)THEN{打印′金额不足,不能转帐′;ROLLBACK;--撤消该事务}ELSE{读帐户乙的余额BALANCE1;BALANCE1=BALANCE1+AMOUNT;写回BALANCE1;COMMIT;--提交该事务}并发控制??数据库是共享资源,通常有许多个事务同时在运行。当多个事务并发地存取数据库时就会产生同时读取和/或修改同一数据的情况。若对并发操作不加控制就可能会存取和存储不正确的数据,破坏数据库的一致性。所以数据库管理系统必须提供并发控制机制。?用什么方法能避免各种不一致的情况?并发操作带来的数据不一致性包括三类:丢失修改、不可重复读和读“脏”数据。(1)丢失修改(LostUpdate)两个事务T1和T2读入同一数据并修改,T2提交的结果破坏了(覆盖了)T1提交的结果,导致T1的修改被丢失。(2)不可重复读(Non-RepeatableRead)不可重复读是指事务T1读取数据后,事务T2执行更新操作,使T1无法再现前一次读取结果。:..(3)读“脏”数据(DirtyRead)读“脏”数据是指事务T1修改某一数据,并将其写回磁盘,事务T2读取同一数据后,T1由于某种原因被撤销,这时T1已修改过的数据恢复原值,T2读到的数据就与数据库中的数据不一致,则T2读到的数据就为“脏”数据,即不正确的数据。避免不一致性的方法和技术就是并发控制。最常用的并发控制技术是封锁技术。?封锁就是事务T在对某个数据对象例如表、记录等操作之前,先向系统发出请求,对其加锁。加锁后事务T就对该数据对象有了一定的控制,在事务T释放它的锁之前,其他的事务不能更新此数据对象。封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术。?试述它们的含义。:排它锁(ExclusiveLocks,简称X锁)和共享锁(ShareLocks,简称S锁)。排它锁又称为写锁。若事务T对数据对象A加上X锁,则只允许T读取和修改A,其他任何事务都不能再对A加任何类型的锁,直到T释放A上的锁。这就保证了其他事务在T释放A上的锁之