第一章

概念

• 資料庫定義
  • 是一種依照特定資料模型組織、存盤和管理資料的檔案集合，
• 資料庫和普通檔案區別
  • 支持不同應用對資料共享訪問；
  • 資料管理復雜；
  • 可獨立于應用；
  • 管理由DBMS實作，
• 資料模型定義
  • 描述事物物件的資料結構組成、資料語意聯系、資料約束的抽象結構以及說明，
• 主要資料模型
  • 層次資料模型
  • 網狀資料模型
  • 關系資料模型
• 關系資料模型優缺點
  • 優點
    • 結構簡單、靈活；
    • 支持關系與集合運算；
    • 支持SQL；
    • 應用廣泛，
  • 缺點
    • 只支持結構化資料存盤；
    • 資料型別簡單；
    • 無法支持非結構化資料，
• DBMS基本功能
  • 創建…
  • 增刪查改…
  • 安全控制
  • 備份以及恢復
• 四個管理階段
  • 人工管理階段
  • 檔案系統管理階段
  • 資料庫系統管理階段
• 資料庫應用系統型別
  • 業務處理系統
  • 管理資訊系統
  • 決策支持系統
• 系統生命周期
  • 需求分析
  • 系統分析
  • 系統實作
  • 系統測驗
  • 系統運行與維護

第二章

概念

• 物體定義
  • 包含資料特征的事物在概念模型世界中的抽象名稱，
• 關系定義
  • 具有關系特征、用于存放物體資料的二維表，
• 鍵定義
  • 唯一標識元組的列，
• 復合鍵定義
  • 關系中用來唯一標識元組的多列，
• 候選鍵定義
  • 關系中可能有多個列作為鍵，則其都是候選鍵，
• 主鍵定義
  • 關系中最有代表性的一個候選鍵，
• 主鍵作用
  • 唯一標識元組；
  • 與關聯表外鍵建立聯系；
  • 組織資料存盤；
  • 建立索引快速檢索，
• 代理鍵定義
  • DBMS自動生成的數字序列以作為關系表主鍵，
• 代理鍵作用
  • 可代替復合主鍵，獲得更高性能的資料訪問操作，
• 關系模型完整性
  • 關系資料模型中對關系實施的完整性約束，
  • 包含
    • 物體完整性
    • 參照完整性
    • 用戶自定義完整性
• 物體完整性規則
  • 所有主屬性不能取空值，
  • 主鍵取值唯一，
• 參照完整性
  • 關系表之間需要遵守的資料約束，保證關系之間的資料一致性，
  • 通過外鍵實作，
• 用戶自定義完整性
  • 用戶根據業務需求自定義的資料約束，

第三章

概念

• SQL
  • 是一種對關系資料庫進行訪問的資料操作語言，
  • 是解釋執行的，

操作

資料型別

操作庫

• 模板

CREATE DATABASE <資料庫名>;
ALTER DATABASE <資料庫名> <修改內容>；
DROP DATABASE <資料庫名>;

操作表

CREATE TABLE <表名>
(
	...
	<屬性名> <資料型別> [完整性約束],
	...
	CONSTRAINT <主鍵名> PRIMARY KEY(<屬性名>),
	CONSTRAINT <外鍵名> FOREIGN KEY(<屬性名>)
		REFERENCES <關聯表名>(<屬性名>)
);
ALTER TABLE <表名> <修改方式>;
DROP TABLE <表名>;

• 完整性約束

操作索引

CREATE INDEX <索引名> ON <表名>(<屬性名>);
ALTER INDEX <索引名> <修改項>;
DROP INDEX <索引名>;

插入操作

INSERT INTO <表名> VALUES (屬性值);

更新操作

UPDATE <表名> SET <屬性名>=<運算式>
	WHERE <條件運算式>;
DELETE FROM <表名>
	WHERE <條件運算式>;

查詢陳述句

SELECT <屬性名> INTO <新表名> FROM <表名>
WHERE <條件運算式>
	BETWEEN <屬性值> AND <屬性值>
WHERE <條件運算式>
	LIKE <屬性值>
GROUP BY <屬性名>
ORDER BY <屬性名> [DESC|ASC]

• 內置函式

• 分類統計

SELECT Major AS 專業 COUNT StudentID AS 學生人數
FROM Student
WHERE StudentGender=‘男‘
GROUP BY Major
HAVING COUNT(*)> 2;

• 子查詢

SELECT TeacherID,TeacherName,TeacherTitle
FROM Teacher
WHERE CollegeID IN
(
	SELECT CollegeID
	FROM College
	WHERE CollegeName='計算機學院'
);

• 關聯多表查詢

SELECT B.CollegeName AS 學院名稱,A.TeacherID AS 編號,A.TeacherName AS 姓名,A.TeacherGender AS 性別,A.TeacherTitle AS 職稱
FROM Teacher AS A,College AS B
WHERE A.CollegeID=B.CollegeID
ORDER BY B.CollegeName,A=TeacherID;

• 連接查詢

SELECT B.CollegeName AS 學院名稱,A.TeacherID AS 編號,A.TeacherName AS 姓名,A.TeacherGender AS 性別,A.TeacherTitle AS 職稱
FROM TEACHER AS A JOIN COLLEGE AS B
ON A.CollegeID=B.CollegeID
ORDER BY B.CollegeName,A.TeacherID;

• 外部連接

SELECT C.CourseName AS 課程名稱, T.TeacherName AS 教師,
	COUNT(R.CoursePlanID) AS 選課人數
FROM COURSE AS C JOIN PLAN AS P ON C.CourseID=P.CourseID
	JOIN TEACHER AS T ON P.TeacherID=T.TeacherID
	JOIN REGISTER AS R ON P.CoursePlanID=R.CoursePlanID
GROUP BY C.CourseName, T.TeacherName;

資料控制

GRANT <權限串列> ON <資料庫物件> TO <用戶|角色>;
REVOKE <權限串列> ON <資料庫物件> FROM <用戶|角色>;
DENY <權限串列> ON <資料庫物件> TO <用戶|角色>;

視圖

CREATE VIEW <視圖名> AS
<SELECT查詢>;

SELECT * FROM <視圖名>;

DROP VIEW <視圖名>;

• 例子

CREATE VIEW BasicCourseView AS
SELECT CourseName,CourseCredit,CoursePeriod,TestMethod
FROM COURSE
WHERE CourseType='基礎課';

SELECT *
FROM BasicCourseView
ORDER BY CourseName;

DROP VIEW BasicCourseView;

第四章

概念

• 開發程序
  • 資料需求分析
  • 資料庫設計階段
  • 資料庫實作階段
  • 資料庫測驗階段
• 資料模型
  • 概念資料模型CDM
    • 以用戶角度
  • 邏輯資料模型LDM
    • 從系統分析員角度
  • 物理資料模型PDM
    • 從系統設計人員角度
• E-R模型
  • 物體-聯系模型
  • 描述現實世界概念資料模型、邏輯資料模型的有效方法，
• 規范化資料庫設計的原因
  • 減少資料冗余
  • 資料完整性和一致性
  • 系統對資料高效訪問
• 函式依賴
  • 一個屬性確定了，另一個屬性也隨之確定了，
• 完全函式依賴
  • 表明函式依賴的決定因子中的最小屬性集，
  • 否則為部分函式依賴，
• 屬性傳遞依賴
  • 屬性如果不是一一對應，可以根據屬性之間的依賴關系，進行傳遞，
• 多值依賴
  • 屬性間的一對多聯系，
• 規范化范式
  • 關系表符合規范化程度的模式，

第五章

概念

• 資料庫管理原因

  • 規模擴大，系統變復雜
  • 多用戶帶來訪問復雜性
  • 安全和隱私非常重要
  • 意外事件

• 資料庫管理目標

  • 保障系統正常運行
  • 發揮系統軟硬體處理能力
  • 確保用戶資料安全
  • 管理用戶權限
  • 解決優化等問題
  • 發揮作用

• ACID特性

  • 原子性
  • 一致性
  • 隔離性
  • 持續性

• 事務不能實作

  • 對資料庫的操作
  • 日志操作
  • 權限賦予

• 并發控制的原因

  • 并發可能帶來資料不一致、事務死鎖等問題，

• 并發控制需解決的問題

  • 丟失更新資料
  • 不可重復讀/幻讀
  • 臟資料讀

• 可串行化調度

  • 事務中資料操作順序的結果和事務串行執行結果一樣時，并發事務調度才能保證操作的正確性和一致性，

• 加鎖訪問

  • 排它鎖定
    • 不允許其他事務加鎖
  • 共享鎖定
    • 只允許其他事務加讀取鎖

• 鎖的相容性

二級和三級加鎖協議都是在一級基礎上的，

• 二階段鎖定協議
  • 每個事務的加鎖解鎖分為兩個階段，
• 事務隔離級別
  • 級別越高，資料不一致可能越小，系統吞吐量也越小，
• 安全模型
  • 身份認證
  • 權限控制
  • 系統防護
  • 加密存盤

操作

事務

START TRANSACTION;
<SQL>;
...
COMMIT;

START TRANSACTION;
<SQL>;
...
ROLLBACK;

START TRANSACTION;
<SQL>;
...
SAVEPOINT <保存點名>;
...
ROLLBACK <保存點名>;

用戶

CREATE USER "userA" WITH
	LOGIN
	NOSUPERUSER
	NOCREATEDB
	NOCREATEROLE
	INHERIT
	NOREPLICATION
	CONNECTION LIMIT -1
	RASSWORD '123456';

ALTER USER "userA"
	CONNECTION LIMIT 10;

DROP USER userA;

GRANT SELECT ON COURSE TO userA;

角色

CREATE ROLE "Role_Manager" WITH
	LOGIN
	CONNECTION LIMIT -1;

GRANT SELECT ON COURSE TO "Role_Manager";

備份

BACKUP DATABASE CourseDB TO DISK="D:\CourseDB.bak";

RESTORE DATABASE CourseDB FROM DISK="D:\CourseDB.bak";

第六章

概念

• JDBC訪問資料庫步驟
  • 應用程式開始
  • 匯入java.sql包
  • 加載并注冊驅動
  • 創建Connection物件
  • 創建Statement物件
  • 執行SQL
  • 使用ResultSet物件回傳結果
  • 關閉ResultSet物件
  • 關閉Statement物件
  • 關閉Connection物件
  • 結束
• 觸發器
  • 可實作復雜的資料完整性，
  • 本身是一個特殊的事務單位，
  • 由INSERT、UPDATE、DELETE觸發而被動執行，
  • 必須定義在表或視圖上，
• 觸發器的特殊變數
  • NEW：值為改變之后的行，
  • OLD：值為改變之前的行，
  • TG_OP：值為引發觸發器的操作，

操作

JDBC

• 加載驅動

Class.forName("org.postgresql.Driver");

• 建立連接

String url = "jdbc:postgresql://localhost:5432/testdb";
String usrName = "admin";
String pasWord = "password";
connection conn = DriverManager.getConnection(url,usrName,pasWord);

• 創建Statement

Statement stat = conn.createStatement();

• 執行SQL陳述句

String sql = "INSERT INTO STUDENT"
			+ " VALUES('201909','DD','男');";
stat.executeUpdate(sql);

String sql = "SELECT id,name,gender FROM company;"
ResultSet rs = stat.executeQuery(sql);

• 列印結果

while(rs.next()){
	System.out.println(rs.getString("id"));
}

• 關閉連接

rs.close();
stat.close();
conn.close();

存盤程序

• 創建

CREATE OR REPLACE FUNCTION countRecords()
RETURNS INTEGER 
AS $COUNT$
DECLARE 
	count integer;
BEGIN
	SELECT COUNT(*) INTO count FROM STUDENT;
	RETURN count;
END;
$COUNT$	LANGUAGE plpgsql;

• 執行

SELECT * FROM countRecords();

• 洗掉

DROP FUNCTION IF EXISTS countRecords();

PL/SQL語法

• 條件

IF count>0 THEN
	count = count - 1;
ELSIF count<0 THEN
	count = count + 1;
ELSE
	EXIT;
END IF;

• 回圈

LOOP
	count=count+1;
	EXIT WHEN count>100;
END LOOP;

WHILE count>0 LOOP
	count=count-1;
END LOOP;

FOR i IN 1...10 LOOP
	RAISE NOTICE 'i=%',i;
END LOOP;

FOR rec IN SELECT id,name FROM STUDENT LOOP
	RAISE NOTICE "ID:%,NAME:%",rec.id,rec.name;
END LOOP;

觸發器

• 構造觸發器函式

CREATE OR REPLACE FUNCTION score_audit()
RETURNS TRIGGER
AS $SCORE$
	BEGIN
		IF (TG_OP = "DELETE")THEN
			INSERT INTO AUIT SELECT OLD.ID,OLD.SCORE;
			RETURN OLD;
		END IF;
		RETURN NULL;
	END;
$SCORE$ LANGUAGE plpgsql;

• 操作觸發器

CREATE TRIGGER AUDIT_TRIGGER
AFTER DELETE OR INSERT 
ON STUDENT
FOR EACH ROW EXECUTE PROCEDURE score_audit();

ALTER TRIGGER AUDIT_TRIGGER ON STUDENT RENAME TO AT;

DROP TRIGGER IF EXISTS AUDIT_TRIGGER ON STUDENT CASCADE;

游標

• 定義

CURSOR_NAME REFCURSOR FOR SELECT * FROM STUDENT;

CURSOR_NAME REFCURSOR(KEY INTEGER) IS SELECT * FROM STUDENT WHERE SID=KEY;

• 打開

OPEN CURSOR_NAME FOR QUERY;

OPEN CURSOR_NAME EXECUTE QUERY_STRING;

OPEN CURSOR_NAME;

前兩個適用于未系結的，后面那個適用于系結過的，

• 使用游標

FETCH CURSOR_NAME INTO ID,NAME;
IF FOUND THEN
	...
END IF;

• 關閉游標

CLOSE CURSOR_NAME;

第七章

概念

• 分布式檔案系統
  • 檔案系統的資源不存盤在本地節點，
• 分布式資料庫=資料庫+網路技術
• 5V特征
  • 超量Volume
  • 高速Velocity
  • 異構Variety
  • 真實Veracity
  • 價值Value
• NoSQL性質
  • 易擴展
  • 資料模型靈活
  • 高可用性
  • 大資料量
  • 高性能
• 分布式資料庫不一致原因
  • 多個副本
  • 單點網路故障
  • 通信網路故障
  • 分布式提交等
• 分布式環境要求CAP
  • 一致性
  • 可用性
  • 磁區容忍性
• BASE
  • 基本可用
  • 軟狀態
  • 最終一致性
• NoSQL定義
  • 一個非關系資料存盤系統
  • 不單指一個產品或技術，它代表一族產品，也是一個概念，
• NoSQL技術
  • 簡單資料型別：鍵值
  • 元資料與應用資料分離
• NoSQL特點
  • 優點
    • 高可擴展性
    • 分布式計算
    • 低成本
    • 架構靈活
    • 半結構化資料
    • 關系簡單
  • 缺點
    • 沒有標準化
    • 查詢功能有限
    • 不直觀
• 列存盤資料庫
  • 把一列中的資料值串在一起存盤
  • 例：HBASE
• 鍵值對資料庫
  • 每行記錄由主鍵和值兩個部分組成
  • 例：Redis
• 檔案資料庫
  • 將資料存盤為一個檔案
  • 例：MongoDB
• 圖形資料庫
  • 通過關系來連接各個節點
  • 例：Neo4J