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数据库的基本概念: 数据(data): 数据库中存储的基本对象, 可以是文字, 声音, 图片, 视频等。 数据库(DB): 概括来说就是永久存储, 有组织, 可共享的大量数据的集合。 数据库管理系统(DBMS): 和操作系统一样是计算机基础软件, 主要有数据定义语言(DDL, 对数据对象的组…1. 绪论
数据库的基本概念: 数据(data): 数据库中存储的基本对象, 可以是文字, 声音, 图片, 视频等。 数据库(DB): 概括来说就是永久存储, 有组织, 可共享的大量数据的集合。 数据库管理系统(DBMS): 和操作系统一样是计算机基础软件, 主要有数据定义语言(DDL, 对数据对象的组成与结构进行定义)和数据操作语言(DML, 增删改查)等 数据库系统(DBS): 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。
引入数据库后计算机系统的层次结构: 1.1 数据模型 两类数据模型: 1) 概念模型 2) 逻辑模型物理模型 数据模型数据结构 数据操作数据的完整性约束条件
客观对象的抽象过程: 概念模型: 1) 实体: 客观存在可互相区别的事物, 如学生, 职工, 部门, 选课等。 2) 属性: 实体所具有的某一特性, 如学生的学号, 姓名, 出生年月等。 3) 码: 唯一标识实体的属性集, 如学生的学号, 整个属性组是码, 则称为全码 4) 实体型: 实体名及其属性名集合, 如学生(学号, 姓名, 出生年月)就是一个实体型 5) 实体集: 同一类型实体的集合 6) 联系: 实体之间的联系, 如一对一, 一对多, 多对多。
逻辑模型:
1) 层次模型 优点: 数据结构清晰简单, 查询效率优 缺点: 多对多联系表示不自然, 对插入和删除限制多
2) 网状模型 优点: 具有良好性能 缺点: 结构比价复杂
3) 关系模型 4) 面向对象数据模型
5) 对象关系数据模型
6) 半结构化数据模型
相关概念: 关系: 一个关系对应一张表 元组: 表中的一行为一个元组 属性: 表中的一列即为一个属性 码: 可以唯一确定一个元组 域: 属性的取值范围, 如 {男, 女} 分量: 元组中的一个属性值 关系模式: 关系名(属性1, 属性2, ... , 属性n) 备注: 关系必须是规范化的, 每一个分量是一个不可分的数据项, 即不允许表中表。
数据库系统结构 模式: 逻辑模式, 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视图。 外模式: 称子模式或用户模式, 是数据库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。 内模式: 存储模式, 数据物理结构和存储方式的描述。
1.2 数据库系统模式
数据库系统的三级模式结构: 数据库的二级映像: 1) 外模式/模式映像: 模式改变时, 可使外模式不变, 保证数据与程序的逻辑独立性 2) 模式/内模式映像: 数据库的结构改变时, 可使模式保持不变, 保证数据与程序的物理独立性 2 关系数据库 笛卡尔积: 域上的一种运算。
例图: 备注: 其中(刘逸, 计算机专业, 刘晨) 是元组(记录), 刘逸是分量。R(A1,A2 ...An), 即关系名(属性1, 属性2 ... 属性n) 称为关系模型
2.1 关系操作
关系的完整性: 实体完整性: 关系R中主属性不能取空值, 如学生(学号, 姓名, 年龄), 学号为主码不能是空值。 参照完整性: 外码取空值或取对应关系表中某个元组的值 用户定义的完整性: 如成绩只能取 0~100
关系代数运算符表: 示例表: 2.1.1 选择 2.1.2 投影 备注: 去重
2.1.3 连接 备注: 自然连接是两个关系的相同属性上的等值连接。结果中把重复的属性去掉, 而等值连接不必。
2.1.4 除 2.2 数据库标准语言SQL
SQL的基本概念: 视图: 数据库中只存放视图定义而不存放视图对应数据, 因此是一个虚表
2.2.1 SQL理论
数值类型 bit[(m)] m制定位数默认为1 tinyint 1字节 smallint 2字节 int 4字节 bigint 8字节 float(M,D) 4字节 double(M,D) 8字节 decimal(M,D) 相当于java BigDecimal 日期类型 datetime 8字节 运算符: and, or, not
2.2.2 SQL定义
约束: NOT NULL: 不能为空 (用户定义的完整性) unque: 数据唯一 (用户定义的完整性) check逻辑语句: 检查列值是否满足条件表达式 (用户定义的完整性) default: 默认值 primary key auto_increment限制列为自增主键 (实体完整性) constraint 取外键名 foreign key(子表的列名) references父表名(列名) (参照完整性)
创建数据库 create database 数据库名 default charset字符集类型
创建表 create table 表名列名 类型列名 类型default charsetutf8
创建索引: create unique (创建唯一索引) index 索引名 on 表名(列名asc/desc , 列名asc/desc)
创建断言: 略
创建视图: 1) create view 视图名 as select 语句 (whit check option 表示要符合创建视图时的where语句, 不符合where则不能修改视图) 2) create or replace view 视图名 as select 语句: 存在视图名则替换。
创建触发器: create trigger 触发器名 before/after 增删查改关键字 on 表名 for each row 触发器事件
创建存储过程: delimiter 符号:自定义结束标志符 create procedure 存储过程名 (in/out/inout 参数名,参数类型) begin …过程体… end (自定义结束符)
存储的调用: call 存储过程名();
创建函数: 只能用于查询 create function 函数名(参数 参数类型) returns 返回值类型 begin ……函数体 return(xxx) end (自定义结束符)
函数的调用: select 函数名()
声明游标: declare 游标名 cursor is select语句
打开游标: open 游标名
使用游标: fetch 游标名into 变量1,变量2,…………
关闭游标: close 游标名
创建会话变量: set 变量名:变量值
创建局部变量: declare 变量名 变量类型 default 变量值
创建用户: Create user ‘用户名’ identified by ‘密码’
多行插入 insert into 表名 values列的值,列的值
插入部分列数据 insert into 表名 列名 values列的值
新增查询的数据(列要对应): insert into 表名 select 列名,列名 from 表名;
2.2.3 SQL 删除
删除数据库 drop database 数据库名
删除表 drop table 表名
删除数据 delete from 表名 where truncate table 表名:清空表
删除表索引: drop index 索引名 on 表名
2.2.4 SQL查询
显示所有数据库 show databases
查看表结构: show create table 表名;
查看表所有表名 show tables
查看表的列结构 descdescribe 表名
查看表内容 1) 查看全列select * from 表名 2) 查看某列并设别名select 列名列名 as 别名 from 表名 as 别名 3) 查看某列含去重select distinct 列名 from 表名 4) 排序查看select 列名 from表名 order by 列名 asc默认升序/desc(降序) 5) 筛选查看select 列名 from 表名 where 条件 NULLNULL结果是NULL 为假 )
where条件: 模糊匹配like 1) %: 匹配任意多个包括 0 个字符 2) _ : 匹配严格的一个任意字符
正则表达式示例: select * from users where mail regexp ^[a-zA-Z][a-zA-Z0-9_.-]*\\leetcode\\.com$; ^这个符号表示字符串的开始。 [a-zA-Z]匹配任何单个字母无论大小写。 [a-zA-Z0-9_.-]*匹配任何数量包括零个的字母数字下划线点或破折号。星号表示前面的字符可以出现任意次数。 \leetcode\.com \用于转义特殊字符和.使它们被视为普通字符而不是正则表达式的特殊符号。 $这个符号表示字符串的结束。
分页查询limit select xxx from 表名 [where ...] [order by ...] limit n offset s; ( s 始选 n 条, 起始下标为0 )
聚合查询(行查询):
函数: 1) count(*): 对某列的查询,返回行数,为null的不记录当中 2) sum(列): 对数字进行累加求和 3) avg(): 求平均数 4) round(x,2): 对x精确到小数点后两位 5) min(): 最小值 6) max(): 最大值 7) DATEDIFF(end_date, start_date) BETWEEN 0 AND 29 : 用于计算两个日期之间的差距 8) DATE_FORMAT(order_date,%Y%m) 202002: 用于筛选为2020-02开头的日期 9) ifNull(xx, 默认值): xx为空则取默认值
分组操作: 1select 列名,max(列名) from 表名 group by 列名(分组依据); 2group by 列名:根据列名,将相同的值进行分组
筛选条件: having 条件:分组之后进行的条件筛选(where是在分组前筛选) 备注: 分组查询后, 某列可能有多个不同值, 但查询显示只显示一个值
比如:
id p_id date
1 1 2018
2 2 2018
3 1 2017 用select * from x group by p_id 后, date只能显示一个值了
笛卡尔查询: select * from 表1,表2;
多表查询: select * from 表1,表2 where 表名.列名表名.列名;
外连接: select * from 表1 left/right join 表2 on 条件
自链接: select * from 表1 as 别名,表1 as 别名; 说明: 对自己笛卡尔积后,将行问题变列问题
子查询: 略
集合查询: 1) union :去重 2) union all:不去重 4) intersect: 交集 5) minus: 差集
查看用户权限: Show grants
2.2.5 SQL修改
修改列数据 update 表名 set列名值列名值 where 条件
alter修改表结构:
添加列: alter table 表名 add 列名 类型
添加索引: alter table 表名 add (fulltext)index 索引名(列名)
删除列: alter table 表名 drop 列名
改变列的类型: 1alter table 表名 modify 列名 类型 after 列名(可以after到某个列名后面) 2alter table 表名 change 旧列名 新列名 类型
改变列的名字: alter table 表名 change 就列名 新列名
改变表的名字: alter table 旧表名 rename 新表名
删除约束: alter table 表名drop 约束名 外键名
改变表的字符集: alter table 表名 character set utf8;
更改数据库密码: Set password’新密码’
更改其他用户密码: 1Alter user ‘用户名’’主机名(或者%)’ identified by ‘新密码’ 2Revoke 权限 on 数据库.表名 from 用户
2.2.7 SQL 常用函数 Year(); month(); now(); day(); char_length(列名): 计算字符长度 substr(string,start,length): string是字符串, start是起始截取位置(从0开始), length是截取长度
concat()函数 举例select concat (id, name, score) as 别名 from 表名
group_concat()函数 语法group_concat( [distinct] 要连接的字段 [order by字段 asc/desc ])
case when语法: case 表达式 when 值1 then 结果1的语句 when 值2 then 结果2的语句 …. end(结束)
if语法: if 表达式 then 执行语句 elseif 表达式2 then 执行语句 else 执行语句 end if;
举例: SELECT id, SUM(CASE WHEN monthJan THEN revenue END) AS Jan_Revenue, SUM(CASE WHEN monthFeb THEN revenue END) AS Feb_Revenue, FROM department GROUP BY id 说明: case when 只会匹配 数据库的第一个数据如果不是它就返回空了 用sum 就可以去 数据里的每个值都匹配一次 返回匹配得上的值总和。
while语法: while 表达式 do 循环体 end while
2.2.6 SQL其他 cmd登入mysql -u root -p123456 source 路径:导入数据库语句; 选中数据库use 数据库名 注释: --
备份单个数据库:(不能加分号) Mysqldump -uroot -p 数据库名备份的路径
备份全部数据库: Mysqldump -uroot -p -A备份的路径
备份部分数据库: Mysqldump -uroot -p –databases 数据库1 数据库2备份的路径
备份表: Mysqldump -uroot -p 数据库名 表名1 表名2备份的路径
表的导出: 1) 先查看mysql允许的导出路径: show global variables like %secure% 2) select语句 into outfile “文件路径”
赋予用户权限: Grant select/update/drop(或all privileges)等等 on 数据库名.表名(或*) to ‘用户名’’主机名’
3 关系数据库理论
3.1 数据依赖
1) 函数依赖 解释: 学号(Sno)决定学生所在的系(Sdept), 学号, 课程号(Cno)决定成绩(Grade)。 完全函数依赖: X→Y X的任意一个真子集X 使得X --/- Y 部分函数依赖示例: (学号, 课程号)能决定学生信息, 但 (学号) 就可决定学生信息, (学号)是(学号, 课程号)的子集, 所以不满足完全函数依赖, 所以为部分函数依赖。 主属性: 包含在任何一个候选码中的属性称为主属性, 反之为非主属性。
2) 多值依赖: 3.2 范式 1NF: 每一个分量必须是不可分的数据项。
反例: 2NF: 满足1NF基础上, 每个非主属性完全依赖于任何一个候选码。即不存在部分函数依赖。 3NF: 在2NF的基础上, 消除了非主属性的传递依赖 BCNF: 在3NF基础上, 消除了主属性中的部分函数依赖, 如以下例子, 其中S, J, T都为主属性。
(S,J)--T, (S,T)--J T--J 4NF: 解决多值依赖, 如上图的多值依赖WSC表, 将关系模式WSC(W,S,C) 分解为WS(W,S) 和WC(W,C) 规范化过程: 3.3 闭包 题目: 关系具有属性A,B,C,D,E,F, 函数依赖有{A-C, BC-DE, D-A, F-B}, 那么(AB)
计算过程如下 初始闭包{A, B} 应用 A→C闭包扩展为 {A, B, C} 应用 BC→DE闭包扩展为 {A, B, C, D, E} 应用 D→AA 已在闭包中无需添加 F→BF 不在闭包中无法应用 最终闭包{A, B, C, D, E}
4. 数据库设计
数据库设计的六个阶段: 1) 需求分析 2) 概念结构设计 3) 逻辑结构设计 4) 物理结构设计 5) 数据库实施 6) 数据库运行和维护
各个阶段的描述: E-R图举例: E-R图转化为关系模型(逻辑结构设计): 物理结构设计: 1) B树索引适合: 某个属性(组)经常在查询条件中出现。或经常作为最大最小值等聚合函数的参数。经常在连接操作的连接条件中出现 2) hash索引适合: 一个关系的大小可预知且不变 3) 聚簇存取: 提高某个属性的查询速度, 把具有相同值的元组集中存放在连续的物理块中。适合: 经常一起进行连接操作的关系操作的关系。经常出现在相等比较条件中。属性上的值重复率很高。
5. 数据库恢复技术
5.1 事务 用户定义一个数据库操作序列, 这些操作要么全部做, 要么全不做 事务的ACID特性 1) 原子性(Atomicity): 诸操作要么都做, 要么都不做 2) 一致性(Consistency): 数据库只包含成功事物提交的结果, 与原子性密切相关 3) 隔离性(Isolation): 一个事物的执行不能被其他事务干扰, 即一个事物内部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 4) 持续性(Durability): 也称永久性, 指事务一旦提交, 他对数据库中数据的改变就是永久的, 其他操作或故障对其执行结果不应该有任何影响。
数据不一致性示例: 封锁: 1排它锁: 写锁, T事物对数据对象加上X锁, 则只允许T读和写, 其他事务不能加任何锁 2共享锁: 读锁, T事物对数据对象加上S锁, 则事物T可读不可写, 其他事务只能加S锁
5.2 恢复技术 1数据转储: 某个时期的整个数据库的备用数据(后备副本)。 2登录日志文件: 用来记录事务对数据库的更新操作的文件。 严格按并发事务的时间次序; 先写日志文件, 后写数据库。
