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公共基礎知識復習資料（5）
第四章 數據庫設計基礎
經過對部分考生的調查以及對近年真題的總結分析，筆試部分經常考查的是數據庫管理系統，數據庫基本特點，數據庫系統的三級模式及二級映射，E-R模型，關系模型和關系代數，讀者應對此部分進行重點學習。
詳細重點學習知識點：
1.數據的概念、數據庫管理系統提供的數據語言、數據管理員的主要工作、數據庫系統階段的特點、數據的物理獨立性及邏輯獨立性、數據統一管理與控制、三級模式及兩級映射的概念
2.數據模型3個描述內容、E-R模型的概念及其E-R圖表示法、關系操縱、關系模型三類數據約束
3.關系模型的基本操作、關系代數中的擴充運算
4.數據庫設計生命周期法的4個階段
4.1數據庫系統的基本概念
考點1 數據、數據庫、數據庫管理系統
考試鏈接：
考點1在筆試考試中，是一個經常考查的內容，在筆試考試中出現的機率為70%，主要是以選擇題的形式出現，分值為2分，此考點為重點識記內容，讀者還應該識記數據語言所包括的數據定義語言、數據操縱語言和數據控制語言。
數據是數據庫中存儲的基本對象，描述事物的符號記錄。
數據庫是長期儲存在計算機內、有組織的、可共享的大量數據的集合，它具有統一的結構形式并存放于統一的存儲介質內，是多種應用數據的集成，并可被各個應用程序所共享。
數據庫管理系統(DBMS，Database Management System)是數據庫的機構，它是一種系統軟件，負責數據庫中的數據組織、數據操作、數據維護、控制及保護和數據服務等。數據庫管理系統是數據系統的核心，主要有如下功能：數據模式定義、數據存取的物理構建、數據操縱、數據的完整性、安全性定義和檢查、數據庫的并發控制與故障恢復、數據的服務。
為完成數據庫管理系統的功能，數據庫管理系統提供相應的數據語言：數據定義語言、數據操縱語言、數據控制語言。
數據庫管理員的主要工作如下：數據庫設計、數據庫維護、改善系統性能，提高系統效率。
考點2 數據庫系統的發展
考試鏈接：
考點2在筆試考試中出現的機率為30%，主要是以選擇題的形式出現，分值為2分，此考點為識記內容，讀者還應該注意各個階段的特點。
數據管理技術的發展經歷了3個階段，見表4-1：
表4-1 各階段特點的詳細說明
考點3 數據庫系統的基本特點
考試鏈接：
考點3在筆試考試中出現的機率為30%，主要是以填空題的形式出現，分值為2分，此考點為識記內容，讀者還應該理解物理獨立性和邏輯獨立性的定義。
數據獨立性是數據與程序間的互不依賴性，即數據庫中的數據獨立于應用程序而不依賴于應用程序。
數據的獨立性一般分為物理獨立性與邏輯獨立性兩種。
(1)物理獨立性：指用戶的應用程序與存儲在磁盤上的數據庫中數據是相互獨立的。當數據的物理結構(包括存儲結構、存取方式等)改變時，如存儲設備的更換、物理存儲的更換、存取方式改變等，應用程序都不用改變。
(2)邏輯獨立性：指用戶的應用程序與數據庫的邏輯結構是相互獨立的。數據的邏輯結構改變了，如修改數據模式、增加新的數據類型、改變數據間聯系等，用戶程序都可以不變。
數據統一管理與控制主要包括以下3個方面：數據的完整性檢查、數據的安全性保護和并發控制。
考點4 數據庫系統的內部結構體系
考試鏈接：
考點4在筆試考試中出現的機率為30%，主要是以選擇題的形式出現，分值為2分，此考點為識記內容，讀者還應該理解三級模式及兩級映射的定義。
誤區警示：
一個數據庫只有一個概念模式。一個概念模式可以有若干個外模式。三級模式都有幾種名稱，讀者應該熟記每個模式的另一些名稱。
1.數據統系統的3級模式
(1)概念模式，也稱邏輯模式，是對數據庫系統中全局數據邏輯結構的描述，是全體用戶(應用)公共數據視圖。一個數據庫只有一個概念模式。
(2)外模式，外模式也稱子模式，它是數據庫用戶能夠看見和使用的局部數據的邏輯結構和特征的描述，它是由概念模式推導而出來的，是數據庫用戶的數據視圖，是與某一應用有關的數據的邏輯表示。一個概念模式可以有若干個外模式。
(3)內模式，內模式又稱物理模式，它給出了數據庫物理存儲結構與物理存取方法。
內模式處于最底層，它反映了數據在計算機物理結構中的實際存儲形式，概念模式處于中間層，它反映了設計者的數據全局邏輯要求，而外模式處于最外層，它反映了用戶對數據的要求。
小提示：內模式處于最底層，它反映了數據在計算機物理結構中的實際存儲形式，概念模式處于中間層，它反映了設計者的數據全局邏輯要求，而外模式處于最外層，它反映了用戶對數據的要求。
2.數據庫系統的兩級映射
兩級映射保證了數據庫系統中數據的獨立性。
(1)概念模式到內模式的映射。該映射給出了概念模式中數據的全局邏輯結構到數據的物理存儲結構間的對應關系;
(2)外模式到概念模式的映射。概念模式是一個全局模式而外模式是用戶的局部模式。一個概念模式中可以定義多個外模式，而每個外模式是概念模式的一個基本視圖。
疑難解答：數據庫應用系統的結構是什么樣的?
數據庫應用系統的7個部分以一定的邏輯層次結構方式組成一個有機的整體，它們的結構關系是：應用系統工、應用開發工具軟件、數據庫管理系統、操作系統、硬件。
4.2數據模型
考點5 數據模型的基本概念
考試鏈接：
考點5在筆試考試中是一個經常考查的內容，出現的機率為70%，主要是以填空形式出現，分值為2分，此考點為重點識記內容，讀者應該識記數據模型的3個部分。
數據模型用來抽象、表示和處理現實世界中的數據和信息。分為兩個階段：把現實世界中的客觀對象抽象為概念模型;把概念模型轉換為某一DBMS支持的數據模型。
數據模型所描述的內容有3個部分，它們是數據結構、數據操作與數據約束。
考點6 E-R模型
考試鏈接：
考點6在筆試考試中出現的機率為30%，主要是以選擇題的形式出現，分值為4分，此考點為理解內容，讀者應該理解實體間三種函數關系，識記實體、屬性、聯系各用什么圖形來表示。
1.E-R模型的基本概念
(1)實體：現實世界中的事物可以抽象成為實體，實體是概念世界中的基本單位，它們是客觀存在的且又能相互區別的事物。
(2)屬性：現實世界中事物均有一些特性，這些特性可以用屬性來表示。
(3)碼：唯一標識實體的屬性集稱為碼。
(4)域：屬性的取值范圍稱為該屬性的域。
(5)聯系：在現實世界中事物間的關聯稱為聯系。
兩個實體集間的聯系實際上是實體集間的函數關系，這種函數關系可以有下面幾種：一對一的聯系、一對多或多對一聯系、多對多。
2.E-R模型的圖示法
E-R模型用E-R圖來表示。
(1)實體表示法：在E-R圖中用矩形表示實體集，在矩形內寫上該實體集的名字。
(2)屬性表示法：在E-R圖中用橢圓形表示屬性，在橢圓形內寫上該屬性的名稱。
(3)聯系表示法：在E-R圖中用菱形表示聯系，菱形內寫上聯系名。
考點7 層次模型
考試鏈接：
考點7在筆試考試中出現的機率為30%，主要是以選擇題的形式出現，分值為2分，此考點為識記內容，讀者應該理解層次模型的定義。它的基本結構是樹形結構。
滿足下面兩個條件的基本層次聯系的集合為層次模型。
(1)有且只有一個結點沒有雙親結點，這個結點稱為根結點;
(2)除根結點以外的其他結點有且僅有一個雙親結點。
考點8 關系模型
考試鏈接：
考點8筆試考試中，是一個經常考查的內容，在筆試考試中出現的機率為70%，主要是以選擇題的形式出現，分值為2分，此考點重點掌握為理解內容，讀者應該理解二維表的7個性質，識記三類數據約束。
誤區警示：
當對關系模型進行查詢運算，涉及到多種運算時，應當注意它們之間的先后順序，因為有可能進行投影運算時，把符合條件的記錄過濾，產生錯誤的結果。
關系模型采用二維表來表示，二維表一般滿足下面7個性質：
(1)二維表中元組個數是有限的--元組個數有限性;
(2)二維表中元組均不相同--元組的唯一性;
(3)二維表中元組的次序可以任意交換--元組的次序無關性;
(4)二維表中元組的分量是不可分割的基本數據項--元組分量的原子性;
(5)二維表中屬性名各不相同--屬性名唯一性;
(6)二維表中屬性與次序無關，可任意交換--屬性的次序無關性;
(7)二維表屬性的分量具有與該屬性相同的值域--分量值域的統一性。
在二維表中惟一標識元組的最小屬性值稱為該表的鍵或碼。二維表中可能有若干個健，它們稱為表的侯選碼或侯選健。從二維表的所有侯選鍵選取一個作為用戶使用的鍵稱為主鍵或主碼。表A中的某屬性集是某表B的鍵，則稱該屬性值為A的外鍵或外碼。
關系操縱：數據查詢、數據刪除、數據插入、數據修改。
關系模型允許定義三類數據約束，它們是實體完整性約束、參照完整性約束以及用戶定義的完整性約束。
小提示：關系模式采用二維表來表示，一個關系對應一張二維表。可以這么說，一個關系就是一個二維表，但是一個二維表不一定是一個關系。
疑難解答：E-R圖是如何向關系模式轉換的?
從E-R圖到關系模式的轉換是比較直接的，實體與聯系都可以表示成關系，E-R圖中屬性也可以轉換成關系的屬性。實體集也可以轉換成關系。
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