4. 数据库
我们分别说下数据库模式，ER模型，关系代数和元组演算，规范化理论，并发控制，数据库完整性约束，分布式数据库和数据仓库的概念
首先是数据库模式，在这次考试中，我们需要了解，这个模式是一个三级模式
首先是物理数据库
建立在其上的是内模式，也就是如何存储为文件
然后是概念模式，也就是对应的表，将表和文件映射起来的关系，称为 概念模式-内模式映射
然后在表之上，还存着用户视图，用户供用户使用，称为外模式，将外模式和概念模式联系在一次的映射称为外模式-概念模式映射
整体的设计过程也就是
首先根据遇到的需求进行分析
形成数据流图，数据字典，需求说明书
然后根据这些完成概念结构设计，形成ER模型
之后就是逻辑结构设计，得到关系模式
最后是实际的物理设计
那么我们直接看其中的重点，ER模型
一个模型中，往往具有一个实体，实体中有多个属性
实体之间的关联称为联系
对于这样多个ER模型，集成方式可以是多个局部E-R图一次集成
或者逐步集成，累加的方式批次集成两个局部E-R
不过在继承之中，会产生一些冲突
对于这些冲突，我们列举如下
比如属性冲突，包含属性域冲突和属性取值冲突
或者命名冲突，包含同名异义和异名异义
还有结构冲突，同一个对象在不同应用中具有不同的抽象，同一实体在不同局部E-R图中包含的属性个数和属性排列次序不完全相同
常见的实体之间的关系有着
1:1的关系 1:n的关系 多对多的关系 也就是 m:n的关系
这里的常考样式为
每个实体各一个，关联关系至少一个，那么最少也是4个关系模型
其次我们进入到数据库系统中，查看相关的关系代数
主要有如下的几个关系
这里的重点是后四项，不过我们从易到难，依次来看
首先是并交差，都是简单的数学概念
对于差，则是进行求数据集的差值
其次是笛卡尔积，本质上就是简单的相乘，将S1 和 S2进行乘法
然后对于投影，则类似sql中的select
利用pai字段进行选择
对于选择，则类似where条件一样
还应该是 pai字段=某个值
最后是连接，类似于join
默认选择同名字段进行join
也支持使用指定字段匹配
S1.Sno = S2.Sno
接下来我们进行到函数规范化的概念中的函数依赖
主要是了解两个概念
1, 部分函数依赖
2, 传递函数依赖
这个概念指的是，利用A和B的关系可以确定一个C
其次是传递函数依赖
可以根据A得到B，进而得到C，但是不可逆，也就是可以根据A得到一个B，但是B不能确定一个A
对于这种规范化的设计，主要的目的是为了解决一些问题
比如数据冗余，更新异常，插入异常，删除异常
首先是数据冗余
如上的表设计就是数据冗余
我们本可以通过DNO来获取到DNAME和 LOCAtION
直接这样放在一张表里存在数据冗余的问题
而且回来更新DNO相关数据的时候，可能由于更新不完整，存在数据异常的问题
以至于插入异常和删除异常
那么我们在规范化设计中，很重要的一环，就是确定表中的键
确定一个主键的顺序，我们首先确定对应的超键，也就是具有唯一标识的元组，然后把消除多余属性，确定候选键，然后选择一个作为主键
除此之外还有个外键的概念，主要是其他关系的主键
就比如 我们有 学号，身份证号，姓名，性别的一张表
我们可以通过学号 + 姓名， 身份证号，学号等作为唯一标识元组，确定超键
然后是消除 学号+姓名这种的冗余数据
确定身份证号和学号这两个键为候选键，然后选择一个为主键
这种主键确定相关的题一般都是让我们确定候选键元组
就比如如下两道题
这种题的做题方式是首先画出一个有向图
然后找到入度为0的属性，以此为起点，遍历所有有向图，如果可以遍历所有节点
就是候选键
如果入度为0的属性不能遍历所有节点，就加入一些中间节点到节点集中，直到节点集中的节点可以遍历所有的结点
那么第一道题，我们可以通过A1 遍历所有节点，且入度为0，那么候选就应该是A1
第二道题，我们画出如下的有向图
上面入度为0 的节点不少，但是都没法单独遍历所有节点，故需要多个结点打配合
至少需要一个C，然后是A，B，D
最后一题中，候选键可以是A和B，因为A可以到B C， B也可以到AC
其次是我们说下第一第二第三范式
对于第一范式
需要确保属性值都是不可分的原子值
其次是第二范式，是需要消除非主属性队候选键的部分依赖
到第三范式，需要消除非主属性队候选键的传递依赖
到BCNF，需要消除主属性队候选键的传递依赖
那么我们简单来看各个级别范式的实现，首先是第一范式
需要满足原子级别，就比如如下的关系
就不满足，需要我们将高级职称人数这一列去掉就可以了
第二范式就是需要先给予第一范式之上，确保每一个非主属性都依赖主键
对于这一个关系，SNO对应学生，GRADE绑定学生
CNO对应的课程，CREDIT绑定的课程
这就是非主属性依赖于两个主键，不符合第二范式，需要拆分SNO 和 CNO为两个表
最后是第三范式
当且仅当R是1NF，如果E没有非主属性传递依赖于码的时候，则称R为第三范式
其中，DNO指的是系链接，后面的DNAME和LOCATION依赖于DNO所以可以拆分出去，不符合第三范式
然后是BC范式，R是是一个关系模式，F是他的依赖集，R属于BCNF当且
仅当F中每个依赖的决定因素必定包含R的某个候选码
就比如关系模式STJ中，S表达学生，T是老师，J是课程，每个老师只教一个课程
每个课程都有若干老师，每门课在绑定学生的时候就对应一个老师了
这样无论是SJ还是ST都可以确定剩下属性
而SJ和ST都是候选项，也就是所有的推断公式的左边都是候选项，符合BC范式