本章节需要掌握如下基础理论知识：
- 数据库模式（★ ★ ★ ★）
- ER模型（★）
- 关系代数（★ ★ ★）
- 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（★ ★ ★）
- 数据仓库与数据挖掘（★ ★ ★）
三级模式--两层映射
我们常见的MySQL和Oracle数据库等都使用的是三级模式两层映射这样的架构。
、
数据库设计过程
?
?E-R模型（实体-关系图）
?E-R模型中，矩形表示实体，菱形表示联系，椭圆表示属性。
实体有特殊化和弱实体的分类
?E-R模型--建模过程?
实体到关系模型的转换
一个实体可以转换为一个关系模式
三个以上实体间存在多元联系
?关系代数
数据库中存在的关系如下：
- 并集
- 交集
- 差集
- 迪卡尔积
- 投影
- 选择
- 联接
?规范化理论--价值与用途
?
候选键可以有一个也可以有多个，候选键可以是单属性也可以说是多属性组合。
?
?规范化理论--求候选键
求候选键的的步骤如下：
- 将关系模式的函数依赖关系用“有向图”的方式表示。
- 找入度为0的属性，并以该属性集合为七点，尝试遍历有向图，若能正常遍历图所有节点，则该属性集即为关系模式的候选键。
- 若入度为0的属性集不能遍历图中所有的节点，则需要尝试性的将一些中间节点（既有入度也有出度的节点）并入入度为0的属性集中，直至该集合能比那里所有节点，集合为候选键。
?
规范化理论--范式
?候选码就是主属性
范式理论--第一范式
?
范式理论--第二范式
下表中的主属性是学号和课程号的组合。?因为学分冗余，学分依赖课程号，所以存在部分依赖，不满足第二范式。
将表格进行拆分可满足第三范式：
- 课程表（课程号， 学分）
- 成绩表（学号， 课程号， 成绩）
?
规范化理论--第三范式
将表格进行拆分可满足第三范式：
- 学生（学号， 姓名，系号）
- 成绩表（系号， 系名， 系位置）
规范化理论--BC范式?
下面图可以得到两个候选键（S, J）和（T, S），无非主属性，所以满足第三范式。但是不满足BC范式。因为图中有两个依赖，而第二个依赖不包含全部候选码。
- 依赖一：（S, J） --> T，包括候选码（S, J）
- 依赖二：（T） -- > J，不包括候选码（T, S）
范式理论--范式例题
某公司的部门（部门号，部门名，负责人，电话）、商品（商品号，商品名称，单价，库存量）和职工（职工号， 姓名， 住址）三个实体对应的关系如表1、表2和表3所示。假设每个部门有一位负责人，一个负责人只有一部电话，但有若干名员工；每种商品只能由一个部门负责销售。
?a. 部门关系不属于第三范式的原因是 （1） 。如果用户要求得到表4所示的结果，需要 （2） ，并增加关系模式 （3） 。 ?
b. 若部门名是唯一的，请将下述部门SQL语句的空缺部分补充完整。
CREATE TABLE 部门（部门号CHAR(3) ? ?PRIMARY KEY，
部门名 ?CHAR(10) ? （4） ，
负责人 ?CHAR(4)，
电话 ?CHAR(20)）
（5） ；
c. 查询各部门负责人的姓名及住址的SQL语句如下： ?
SELECT ? 部门名，姓名，住址
FROM 部门，职工 ? （6） ；
（1）
A.没有消除非主属性对码的部分函数依赖，如：部门名→负责人?
B.没有消除非主属性对码的部分函数依赖，如：负责人→电话?
C.只消除了非主属性对码的部分函数依赖，而未消除传递函数依赖?
D.没有消除非主属性对码的部分函数依赖和传递函数依赖?
（2）
A.修改表1的结构，在表1中增加一个职工号?
B.修改表2的结构，在表2中增加一个职工号?
C.修改表2的结构，在表2中增加一个部门号?
D.修改表3的结构，在表3中增加一个部门号?
（3）
A.销售（职工号，商品号，日期，数量）?
B.销售（职工号，商品名称，商品号，数量）?
C.销售（职工号，部门号，日期，数量）?
D.销售（职工号，部门号，商品号，日期）?
（4）
A.NOT NULL?
B.UNIQUE?
C.KEY UNIQUE?
D.PRIMARY KEY?
（5）
A.PRIMARY KEY（部门号）NOT NULL UNIQUE?
B.PRIMARY KEY（部门名）UNIQUE?
C.FOREIGN KEY（负责人）REFERENCES 职工（姓名）?
D.FOREIGN KEY（负责人）REFERENCES 职工（职工号）?
（6）
A.WHERE 职工号=负责人?
B.WHERE 职工号=’负责人’?
C.WHERE 姓名=负责人?
D.WHERE 姓名=’负责人’
参考答案：C、D、A、B、D、A
范式理论--无损分解?
?
?例题：
?解析：例1和例2都保持了函数依赖，但是例2有A-->C的冗余。
?并发控制-基本概念
事物具有原子性、一致性、隔离性、持续性。
丢失更新、不可重复读、读脏数据分别有如下特点：
- 丢失更新：有两次写回
- 重复度：验算不对
- 读脏数据：有回滚
?
?并发控制--封锁协议
?S锁也叫共享锁，X锁也叫写锁。
?一级示例：
二级示例：
?三级示例：
数据库完整性约束
实体完整性约束--主键? 唯一且非空
参照完整性约束--外键? 外键必定是其他属性的码，或者为空
用户自定义完整性约束--限定取值空间
对于更复杂的完整性约束会用到触发器涉及的脚本编程。
数据库安全
?数据备份
增量备份：备份所有数据
差量备份：备份上一次完全备份之后的变化的数据
增量备份：备份上次备份之后变化的数据
日志文件：
?
?数据故障与恢复
?