全国计算机等级考试二级公共基础知识第四章数据库设计基础树形表格思维导图
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思维导图大纲
全国计算机等级考试——二级公共基础知识第四章 数据库设计基础思维导图模板大纲
4.1 数据库系统的基本概念
1、数据、数据库、数据管理系统
（1）数据：实际上就是描述事物的符号记录。
数据的特点：有一定的结构，有型与值之分。数据的型给出了数据表示的类型，如整型、实型、字符型等。而数据的值给出了符合给定型的值，如整型（INT）值15。
（2）数据库（DB）
：是数据的集合，具有统一的结构形式并存放于统一的存储介质内，是多种应用数据的集成，并可被各个应用程序所共享。
数据库存放数据是按数据所提供的数据模式存放的，具有集成与共享的特点，亦即是数据库集中了各种应用的数据，进行统一的构造和存储，而使它们可被不同应用程序所使用。
（3）数据库管理系统（DBMS）
一种系统软件，负责数据库中的数据组织、数据操纵、数据维护、控制及保护和数据服务等，是数据库的核心。
（4）数据库管理员（DBA）
对数据库进行规划、设计、维护、监视等的专业管理人员。
（5）数据库系统（DBS）
由数据库（数据）、数据库管理系统（软件）、数据库管理员（人员）、硬件平台（硬件）、软件平台（软件）五个部分构成的运行实体。
（6）数据库应用系统：
由数据库系统、应用软件及应用界面三者组成。
2.数据库系统的基本特点
（1）数据的高集成性。
（2）数据的高共享性与低冗余性。
（3）数据独立性：数据独立性
1）物理独立性
2）逻辑独立性
（4）数据统一管理与控制。
1）数据的完整性检查：检查数据库中数据的正确性以保证数据的正确。 2）数据的安全性保护：检查数据库访问者以防止非法访问。 3）并发控制：控制多个应用的并发访问所产生的相互干扰以保证其正确性。
3.数据库系统的内部结构体系
（1）数据库系统的三级模式：
1）概念模式
2）外模式
3）内模式
（2）数据库系统的两级映射：
1）概念模式/内模式的映射：实现了概念模式到内模式之间的相互转换。当数据库的存储结构发生变化时，通过修改相应的概念模式/内模式的映射，使得数据库的逻辑模式不变，其外模式不变，应用程序不用修改，从而保证数据具有很高的物理独立性。
2）外模式/概念模式的映射：实现了外模式到概念模式之间的相互转换。当逻辑模式发生变化时，通过修改相应的外模式/逻辑模式映射，使得用户所使用的那部分外模式不变，从而应用程序不必修改，保证数据具有较高的逻辑独立性。
4.2 数据模型
1、数据模型
（1）数据模型的概念：是数据特征的抽象，它从抽象层次上描述了系统的静态特征、动态行为和约束条件，为数据库系统的信息表示与操作提供一个抽象的框架。
（2）数据模型所描述的内容有三个部分，它们是数据结构、数据操作与数据约束。
（3）数据模型分为概念模型、逻辑数据模型和物理模型三类
2、实体联系模型及E-R图
（1）E-R模型的基本概念：
1）实体：现实世界中的事物。
2）属性：事物的特性。
3）联系：现实世界中事物间的关系。实体集的关系有一对一、一对多、多对多的联系。
（2）E-R模型的图示法：
1）实体集：用矩形表示。
2）属性：用椭圆形表示。
3）联系：用菱形表示。
4）实体集与属性间的联接关系：用无向线段表示。
5）实体集与联系间的联接关系：用无向线段表示。
（3）数据库管理系统常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型三种。
（4）关系中的数据约束：
1）实体完整性约束：要求关系的主键中属性值不能为空值，因为主键是唯一决定元组的，如为空值则其唯一性就成为不可能的了。
2）参照完整性约束：关系之间相互关联的基本约束，不允许关系引用不存在的元组，即在关系中的外键要么是所关联关系中实际存在的元组，要么为空值。
3）用户定义的完整性约束：反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。例如某个属性的取值范围在0—100之间等。
3、从E-R图导出关系数据模型
数据库的逻辑设计的主要工作是将E-R图转换成指定RDBMS（关系数据库管理系统）中的关系模式。首先，从E-R图到关系模式的转换是比较直接的，实体与联系都可以表示成关系，E-R图中属性也可以转换成关系的属性。实体集也可以转换成关系。
4.3 关系代数
1、关系的数据结构
关系是由若干个不同的元组所组成，因此关系可视为元组的集合。n元关系是一个n元有序组的集合。 关系模型的基本运算：1）插入；2）删除；3)修改；4）查询（包括投影、选择、笛卡尔积运算）。
2、关系操纵
关系模型的数据操纵即是建立在关系上的数据操纵，一般有查询、增加、删除和修改四种操作。
3、集合运算及选择、投影、连接运算
（1）并（∪）：关系R和S具有相同的关系模式，R和S的并是由属于R或属于S的元组构成的集合。 （2）差（－）：关系R和S具有相同的关系模式，R和S的差是由属于R但不属于S的元组构成的集合。 （3）交（∩）：关系R和S具有相同的关系模式，R和S的交是由属于R且属于S的元组构成的集合。 （4）广义笛卡尔积（×）：设关系R和S的属性个数分别为n、m，则R和S的广义笛卡尔 积是一个有（n+m）列的元组的集合。每个元组的前n列来自R的一个元组，后m列来自S 的一个元组，记为R×S。
（5）在关系型数据库管理系统中，基本的关系运算有选择、投影与联接三种操作： 1）选择：选择指的是从二维关系表的全部记录中，把那些符合指定条件的记录挑出来。 2）投影：投影是从所有字段中选取一部分字段及其值进行操作，它是一种纵向操作。 3）联接：联接将两个关系模式拼接成一个更宽的关系模式，生成的新关系中包含满足联接条件的元组。
4.4 数据库设计方法和步骤
（1）数据库设计阶段包括：需求分析、概念分析、逻辑设计、物理设计。
（2）数据库设计的每个阶段都有各自的任务：
1）需求分析阶段：这是数据库设计的第一个阶段，任务主要是收集和分析数据，这一阶段收集到的基础数据和数据流图是下一步设计概念结构的基础。
2）概念设计阶段：分析数据间内在语义关联，在此基础上建立一个数据的抽象模型，即形成E-R图。
3）逻辑设计阶段：将E-R图转换成指定RDBMS中的关系模式。
4）物理设计阶段：对数据库内部物理结构作调整并选择合理的存取路径，以提高数据库访问速度及有效利用存储空间。
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