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1、数据库学习笔记数据库学习笔记第1章 数据库基础概述1.1 数据库系统概述 数据密集型应用的三个特点： 涉及的数据量大 数据不随程序的结束而消失 数据被多个应用程序共享 一、数据管理技术产生和发展的3个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段 人工管理阶段：没有存储设备、没有管理数据的软件特点： 数据不保存 应用程序管理数据 数据不共享 数据不具有独立性 文件系统阶段：有了存储设备，有了操作系统和高级语言有专门用于管理数据的软件文件系统/操作系统的文件管理部分特点： 数据可以长期保存在磁盘上，也可以反复使用。 程序和数据之间有了一定的独立性。 文件的形式多样化，文件之间是独立的。 数据的

2、存取基本上以记录为单位。缺陷： 数据冗余度大 数据独立性差，应用程序依赖性，编写应用程序不方便 数据间联系弱 不支持对文件的并发访问 难以按用户视图表示数据 无安全控制功能 数据库系统阶段：有了管理数据的专门软件系统数据库管理系统 相互关联的数据的集合。 较小的数据冗余 数据具有较高的独立性 保证数据的安全、可靠 最大限度地保证数据的正确性数据完整性 数据可以并发使用并能同时保证数据的一致性二、数据库系统的组成 DBS数据库系统 DataBase System DB数据库DataBas DBMS数据库管理系统DataBase Management System DBA数据库管理员DataBas

3、e Administrator 开发工具 应用系统 DBMS的功能： 数据库定义功能 数据库操纵功能 数据库维护功能 数据库控制功能 数据库通信功能 数据库服务功能1.2 数据模型 一、概念、分类、构成1数据模型应满足3个条件： 能比较真实地模拟现实世界； 容易被人们理解； 便于在计算机上实现。23个领域 现实世界 信息世界 机器世界3数据模型的分类：2个层次 概念层数据模型实体联系模型 组织层数据模型关系数据模型 层次模型 网状模型 面向对象模型概念层数据模型组织层数据模型从数据的语义视角来抽取模型从数据的组织层次来描述数据按用户的观点来对数据和信息进行建模按计算机系统的观点对数据进行建模主

4、要用在数据库的设计阶段主要用于DBMS的实现与DBMS无关与DBMS有关数据库系统的核心和基础4数据模型的构成元素：3部分 数据结构 描述静态属性 数据的组成、特性及其相互间联系 数据操作 描述动态属性 数据检索、更新 数据的约束条件 描述静态属性二、实体联系模型 1概念：实体联系模型E-R模型（Entity-Relationship）E-R图使用的工具2要素：3个实体、联系、属性 实体：客观存在并可以相互区分的客观事物或抽象事件 矩形框 属性：某一特性 椭圆框/圆角矩形框 标识属性下加下划线 联系 实体内部的联系组成实体的各属性之间的联系。 实体之间的联系指不同实体之间联系。菱形框（1）一对

5、一联系(1:1)如果实体A中的每个实例在实体B中至多有一个（也可以没有）实例与之关联，反之亦然， （2）一对多联系(1:n)如果实体A与实体B之间存在联系，并且对于实体A中的一个实例，实体B中有n个实例与之对应；而对实体B中的任意一个实例，在实体A中至多有一个实例与之对应， （3）多对多联系(m:n)如果实体A与实体B之间存在联系，并且对于实体A中的一个实例，实体B中有n个实例与之对应；而对实体B中的一个实例，在实体A中也有m个实例与之对应三、关系数据模型 用关系（表格数据）表示实体和实体之间联系的模型 3个要素：关系数据结构、关系数据操作、关系完整性约束1关系模型的数据结构 基本术语： 关系

6、二维表 每一列都是不可再分的基本属性； 表中各属性不能重名； 表中的行、列次序并不重要。 元组：每一行是一个元组，一个记录值。 属性：每一列是一个属性值集，列可以命名，称为属性名。 两套标准术语：表、列、行关系、属性、元组 关系模式二维表的结构 候选关键字/侯选码/候选键： 能唯一确定一个关系的元组而又不含有多余属性的习属性集。 （简言之）能够唯一确定一个元组的最小属性集。 一个关系可以有多个侯选码/候选键 主关键字/主码/主键（Primary key）： 一个关系可以有多个候选关键字，则可以选择一个为主关键字/主码/主键。 每个关系有且只有一个主关键字 主属性：所有组成候选关键字的属性 非主

7、属性：不包含在侯选关键字中的属性 / 除主属性之外的其他属性 外部关键字/外码/外键 一个属性集不是所在关系的关键字，但是其他关系的关键字 通过外部关键字使两个关系相联 参照关系和被参照关系 主/父关系被参照关系 从/子关系参照关系2关系模型的数据操作： 包括：查询、插入、删除、修改 数据操作是基于集合的操作，操作对象和操作结果都是集合（或关系）。 只需要指出 “需要什么”，而不必详细说明“怎样干”。 3关系模型的数据完整性约束 数据完整性数据库中存储的数据是有意义的或正确的。 实体完整性针对主关键字必须满足 目的：保证关系中的每个元组都是可识别和唯一的。 内容：若属性A是基本关系R的主属性，

8、则属性A不能取空值。 参照完整性针对外部关键字（引用完整性）必须满足 定义了外部关键字与主关键字之间的参照规则。 内容：如果属性（或属性组）F是关系R的外部关键字，它与关系S的主关键字K相对应，则对于关系F上的值必须为：或者取空值或者K的某个值。 用户定义的完整性（域完整性，语义完整性）不用必须满足，用户定义 4实体联系模型向关系模型的转换 要解决的问题：如何确定这些关系模式的属性和关键字。 转换目的：从概念层结构向组织层转换 转换规则： AB 1:1 A加到B B加到A AB 1:n A加到B（1加到n） AB m:n 创建一个新的A-B，A，B都加到A-B1.3 关系数据理论 一、“不好的

9、”数据库：解决方法：“模式分解” 数据冗余问题 数据更新问题 数据插入问题 数据删除问题 二、规范化 目的：设计“好的”数据库1函数依赖及相关术语（1）函数依赖Y=f(X) 给定一个X值，就会有一个Y值和它对应，称X函数决定Y，或Y函数依赖于X。表示为： X Y（2）决定因素： X Y X为决定因素（3）非平凡 / 平凡的函数依赖X Y Y包含于X平凡 Y不包含于X非平凡 如，R（A，B，C） 学生（学号，姓名，年龄） A C 非平凡 (学号，姓名)姓名 （A，C） C 平凡 学号姓名（4）完全 / 部分函数依赖 若X Y，且X的任意一个真子集XY，Y完全依赖于X Xf Y 若X Y，且X的有

10、真子集XY，Y不完全依赖于X Xp Y如，R（A,B,C）中 存在（A，B） C，但不存在B C和A C 完全 存在（A，B） C，B C 不完全（5）传递函数依赖若X Y，Y Z，Z传递依赖于 X Xt Y如，R（A,B,C）中 存在 A C，且存在 A B，B C 传递2解决问题的办法模式分解 把一个关系模式分解成两个或多个关系模式 消除“不良”依赖关系，获得好的关系模式 消除部分依赖和传递依赖3第一范式（1NF） 关系R的所有属性都是不可再分的数据项，则R1NF 所有关系模式至少是1NF4第二范式（2NF）本质是消除部分依赖 R1NF，且R中的每个非主属性都完全依赖（不部分依赖）于主关键

11、字，则R2NF 主要看主关键字是单属性？多属性？ 主关键字是单属性时，R一定2NF 主关键字是多个属性时，任意真子集不决定非主属性，R2NF例：R（A，B，C） 至少满足1NFR（A，B，C），不存在A C且B C 至少满足2NFR（A，B，C） 至少满足2NF5第三范式（3NF）本质是消除传递依赖 R2NF，且R中的每个非主属性都不传递依赖于主关键字，则R3NF 主要看非主属性有几个 R2NF，最多只有一个非主属性，R一定3NF R1NF，没有非主属性，R一定3NF例：R（A，B，C），存在B C或C B 至少满足2NFR（A，B，C），不存在B C和 C B 至少满足3NFR（A，B） 至

12、少满足3NFR（A，B，C），不存在A C且B C 至少满足3NFR（A，B，C） 至少满足3NF1.4 数据库系统结构 内部体系结构 （从数据库管理角度看）三级模式 外模式 模式 内模式 二级映像 外模式/模式映像 模式/内模式映像外部体系结构 （从数据库用户角度看）客户/服务器结构 Client/Server C/S结构 浏览器/服务器结构 Brower/Server B/S结构 分布式结构 集中式结构 文件服务器结构一、内部体系结构三级模式两级映像应用程序外模式 视图 用户模式 用户对数据结构的描述外模式/模式映像 提供逻辑独立性模式 表模式/内模式映像 提供物理独立性内模式 物理文件

13、.mdf .ldf 存储模式 数据的内存结构描述 数据库二、外部体系结构1客户/服务器结构 C/S结构 客户端的程序包括： 提供用户界面 采集数据 输出结果 向服务器发出处理请求 服务器的程序包括： 数据管理 数据处理 业务处理 向客户端发送处理结果 优点： 将应用程序合理分配到客户端和服务器端 充分利用两端软硬件环境优势 简化了应用程序开发 降低了网络通信量。（服务器传给客户机的是处理的结果） 优化了网络利用率 较低费用实现较高性能 缺点： 需要在客户端安装部署应用程序 部署和维护成本较高 代码复用困难，可重用性差 适用： 用户较少 数据处理量较大 交互性较强 数据查询灵活 安全性要求较高

14、基于局域网2浏览器/服务器结构 B/S结构 优点： 不用在客户端安装部署软件，只在服务器部署 只需有上网用的浏览器软件 维护和升级方便 代码可重性高 可跨平台操作，任何一台计算机上只要有浏览器即可 良好的开发性和可扩充性 适用： 用户多 数据处理量不大 地点灵活 基于广域网第2章 SQL Server 2008概述一、SQL Server 2008的组件包括3类：服务器组件、管理工具和文档。 服务器组件： 数据库引擎服务（Database Engine）全文搜索（Full-text Filter Daemon Launcher） 分析服务（Analysis Services） 报表服务（Rep

15、orting Services） 整合服务（Integration Services） 管理工具： SQL Server Management Studio、 SQL Server 配置管理器 SQL Server Profiler 数据库引擎优化顾问 Business Intelligence Development Studio 连接组件 文档： SQL Server 联机丛书：SQL Server 的核心文档二、实例配置 SQL Server 2008支持多实例 默认实例：实例名与计算机名相同 命名实例：计算机名实例名如，计算机名称为：MYHOME，如果选择命名实例，并命名实例名为：SQ

16、LServer2008，请求连接该SQL Server时服务器名称应输入：MYHOMESQLServer2008。 注意：1台服务器只能承载1个默认实例。 计划安装单个 SQL Server 实例，则该实例应为默认实例。 计划在同一台计算机上安装多个实例，应使用命名实例。三、身份验证模式3种：（SQL Server 2008有2种）仅SQL用户（win98以后不再） Windows身份验证模式仅接受Windows用户，不接受非Windows用户 混合模式允许Windows，允许SQL Server四、安装目录中的几个文件夹：2008：MSSQL10.2008、 MSAS10.2008()、 M

17、SRS10.2008、 100（Analysis Services） （Reporting Services）2005：902000：80 所有实例使用的公共文件在文件夹systemdrive：Program FilesMicrosoft SQL Server100，都是重要的系统文件，一般不要修改。 每个实例还有单独一个文件夹MSSQL.n：Program FilesMicrosoft SQL ServerMSSQL.n，n是SQL Server 实例的序号，如1或2。五、注意： SQL Server的启动方式2种：手工启动、自动启动 要在客户端访问远程的SQL Server服务器，须在客户

18、端计算机和服务器端计算机上配置相同的网络协议 删除SQL Server前，关闭所有SQL Server程序和工具，停止所有SQL Server服务第3章 数据库的创建与管理3.1 数据库概述1数据库类型 一个实例有5个系统，若干个用户 系统数据库（5个） 系统自动维护 存放维护系统正常运行的信息 master 所有系统级别的信息，系统对象不在master中 msdb SQL Server代理用来记录作业、警报、备份历史的信息 model 模板。 tempdb 临时性，每次启动都重新创建，断开自动删除不允许进行备份、还原操作 resource 只读，系统对象 系统对象在SQL Server中以两

19、种形式存在： 分散在.sys架构下 统一在resource中 用户数据库（若干个） 用户维护 存放与用户业务有关的信息创建、维护数据库指的是用户数据库 在创建用户数据库时，包含系统表的model数据库自动被复制到新建数据库中。3.1.2 数据库文件 1组成（2部分） 至少1个主要数据文件，1个日志文件 数据文件用于存放数据库数据 主要数据文件.mdf (1个)：包含数据库启动信息，也可存储数据 次要数据文件.ndf (0或多个)：存放主要不能存放的，主要、次要，可存放在相同位置，也可存在不同位置用户不必担心存放位置，系统会选择最高效的方法 日志文件.ldf（1或多个）记录页的分配和释放、对数据

20、库数据的修改操作。2名称（2个） 逻辑名称：DBMS管理T-SQL语句引用文件时使用的。（唯一的） 物理名称：操作系统管理存放在目录路径的物理文件名3存储 数据文件存储的基本单位：页日志文件不包含页，由一系列日志记录组成 多个数据文件最好存储在多个磁盘上 页 区管理页 统一区：为单个对象所有混合区：最多可由8个对象共享。 1页=8kb=8*1024字节 1区=8页 1M=128页=16区 行最大开销8kb （8060字节） 页按顺序编号，首页是0 行不能跨页，但行的部分可以移出所在的页例：数据库表有10000行，每行3000字节。求此表所需的空间。每行3000字节 ，且一页大小为8kb 一页可

21、以存放2行10000行需要5000页来存放表所需的空间为：5000*8kb=40000kb=40MB3.2 创建数据库 第一行：主要数据文件，后面再建的：都是次要数据文件 master数据库，只有系统管理员才能使用 数据库只读：指定值时，数据库不能处于使用状态 限制访问： 多个，允许多个用户同时访问 一个，一次只允许一个用户访问 限制，只有db_owner，dbcreator，sysadmin才能使用 查看数据库属性：表建完后： 可以修改的属性：逻辑名称、初始大小、自动增长方式 不可修改的属性：文件类型、文件组、路径、物理文件名 使用数据库之前，须设当前数据库3.3 维护数据库空间 扩大数据库

22、空间的方法： 扩大已有文件的大小 增加新文件 收缩数据库空间收缩操作内容：收缩数据库、收缩文件收缩操作方式：自动收缩、手动收缩 收缩数据库时，从末尾开始收缩，直到没有剩余的可用空间 手动收缩文件，主要数据文件不能收缩到小于model数据库中主要数据文件的大小 手动收缩数据库，收缩后数据库的大小不能小于数据库文件的最小大小最小大小：创建时指定的初始大小 或 上一次使用“手动收缩数据库中的文件”时设置的大小3.4 删除数据库 不能删除系统数据库 删除之前，取消日记传送操作 文件数据从磁盘中删除。3.5 分离和附加数据库 作用：数据库移植到另一台服务器上 / 改变文件的物理位置 分离：从实例中删除，

23、不是从磁盘上删除，保留数据文件和日志文件，可以在需要的时候，附加 无法执行分离的情况： 数据库正在使用，而且无法切换到SINGLE_USER模式。 数据库处于可疑状态。 数据库为系统数据库。第 4 章 SQL 语言基础 4.1 T-SQL简介 SQL Structured Query Language 结构化查询语言 最新的标准：SQL-99或SQL3 T-SQL的分类 数据定义语言 数据操纵语言 数据控制语言 事务管理语言 其他附加语言元素 T-SQL的特点 一体化：上述各种语言于一体 两种使用方式：交互、嵌入高级语言中 非过程化语言： 简洁4.2 T-SQL数据类型 系统数据类型 数字数据

24、类型 货币数据类型 日期和时间数据类型 字符串数据类型 用户自定义数据类型1.数字数据类型整型 bigint 大整型 8字节 int 整型 4字节 smallint 小整型 2字节 tinyint 微整型 1字节非整型 精确数字 decimal / numeric (p ,s)p：小数点左边和右边的位数和 默认18，最大38s：小数点右边的小数位数 默认0 非精确数字 float (n) n：1-53， 1,24 默认24 ， 25,53 默认53 不需要用单引号 () 括起来2. 货币数据类型money： 8字节 精确到货币单位的千分之十（元的万分之一）smallmoney：4字节 精确到货

25、币单位的千分之十。 带4 位小数的decimal 不需要用单引号 () 括起来 可以带有适当的货币符号。100。3. 日期时间数据类型 datetime 8字节 YYYY-MM-DD hh:mm:ss.nnn smalldatetime 4字节 YYYY-MM-DD hh:mm:ss ss始终为00 精度为1分钟秒没有小数 =29.999 深入 =29.998 date 3字节 YYYY-MM-DDtime(n) 5字节 hh:mm:ss.nnnnnnn 精度为100纳秒 ，n是秒的小数部分， 0-7，默认7 使用特定格式的字符日期值表示例如：04/15/2009，2009-04-15 12:

26、35:29，20090415 用单引号()括起来。CAST(2007-05-08 12:35:29 AS smalldatetime) 2007-05-08 12:35:00CAST(2007-05-08 12:35:30 AS smalldatetime) 2007-05-08 12:36:00CAST(2007-05-08 12:59:59.998 AS smalldatetime) 2007-05-08 13:00:00CAST(2007-05-08 12:35:29.1234567 AS time(7) 12:35:29.1234567CAST(2007-05-08 12:35:29.

27、1234567 AS date) 2007-05-08CAST(2007-05-08 12:35:29.123 AS smalldatetime) 2007-05-08 12:35:00CAST(2007-05-08 12:35:29.123 AS datetime) 2007-05-08 12:35:29.1234. 字符串数据类型 用单引号()括起来。 用两个（）表示字符串中的()。如， Im Tom 编码字符字节范围默认8000 前面有n，表示统一编码 前面有var，表示可变长度4.2.2 用户定义数据类型创建用户定义数据类型，明确三个参数 名称 依据的系统数据类型 是否允许空值4.3 T-SQL的语法元素1使用约定（1）语法格式约定约定 用于 大写关键字。|（竖线）只能使用其中一项。分隔括号或大括号