SQL Server数据库理论篇（进行时......）

SQL Server数据库理论篇

一. 数据库的关系分类

1.1.0 关系型数据库和非关系数据库区别？

结论：两种数据库的本质在于存储数据的形式不同

1.关系型数据库概念

关系型数据库最大的特征就是表，我们将对象的属性映射为表的一个个列名，将数据按照对应关系逐行填充。（如下图）我们对数据进行CRUD的时候，都是基于表中的一行行数据进行操作的。

假设，我们想要插入一条用户信息的数据（结合上图）的时候，除了添加用户名之外，还得补充上用户性别、出生日期等其他数据才行，除非是表设计的时候对于某些字段做了允许为空的设置，否则我们必须保证表中存储数据的完整性。我们持久化数据的时候就需要保证数据的完整性。好处：数据的完整性，才能·保证了数据的安全性和稳定性

2.非关系型数据库概念

非关系数据库的存储方式则是更为熟悉和常见的结构：键值对，我们通过key : value的形式来保存对应的数据;就拿上图的的用户表作为例子，我们可以用 PeopleId : 202226 ,PeopleName：刘德华, PeopleGendeer：男 …来表示一条数据，这里面并没有用到表结构，但是二者实际的存储数据并没有任何变化。这样的话，就带来一种好处，我可以根据业务需要很方便地修改存储的键，比如要新增多一个用户银行卡字段，只需要多加一个key值即可。不再需要像传统的关系型数据库一样，调整表结构了。非关系型数据库的好处显而易见，拓展性高，约束性小，操作速度快；但同时，劣势也在此。对于需要高度安全的数据，非关系型数据库就无法保证了

1.1.1 常见数据库的分类？

1.关系型数据库

MySQL:免费、开源、适用中小型和个人使用；后面MySQL被sun公司收购，sun公司又被Oracle收购，最新的版本应该不是免费的了。

Oracle:大多数大型商业公司的选择，Oracle支持高并发,大访问量，支持事务，数据库性能好，稳定性高，但是收费.

2.非关系型数据库

MongoDB:MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库。由C++语言编写。旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案.

Redis：比较典型的Nosql数据库，其优秀的缓存机制更是开发人员常常使用到的功能之一.

1.1.2 总结

对于业务变动较大和频繁，经常需要修改字段，对安全性要求不高的数据而言，使用非关系型数据库是一个很好的选择。反之，如果业务对于数据有着比较高的安全性要求，那么现阶段使用关系型数据库会是更好的选择

二.数据库管理系统

2.1.1 DBMS的主要功能

1. 数据定义语言（data definition language，DDL）：定义数据库的结构、包括外模式、内模式及相互之间的映像，定义数据的完整性约束、保密限制等。
2. 数据操纵语言（data manipulation language，DML）：实现对数据库的操作，增、删、查、改
3. 数据库运行控制能力（四方面）：数据安全性控制、数据完整性控制、多用户下的高并发控制以及数据库的恢复
4. 数据库的维护功能：包括数据初始数据的载入、转换、存储等
5. 数据字典（data dictionary，DD）

2.2.1 DBMS的组成

1. 数据描述语言（DDL）
2. 数据操纵语言（DML）
3. 数据库管理的例行程序

三.数据模型的三个层次

数据模型是对客观事物及其联系的数据的描述。从事物的特征到计算机中的数据表示，对现实世界问题的抽象经历了三个不同层次。即：概念数据模型、逻辑数据模型、物理数据模型

3.1.0 概念数据模型

又称概念模型，是现实世界到概念世界的抽象。概念模型是整个数据模型的基础。著名的模型是实体—联系模型（简称：E-R图）

3.1.1 逻辑数据模型

又称数据模型，是概念世界的抽象描述到信息世界的转换。概念模型只有在转换成数据模型后才能在数据库中得以表示；常用数据模型有层次模型、网状模型、关系模型。这类模型具有严格的定义（数据结构、数据操作、数据完整性约束）

数据结构：是指实体类型和实体间联系的表达和实现

数据操作：是对数据库的检索和更新（包含插入、删除和修改）两类操作

数据完整性约束：给出数据及其联系应具有的制约和依赖规则

3.1.2 物理数据模型

又称物理模型，是信息世界在机器世界的实现。

四.信息世界的基本概念和E-R图

4.1.0 数据库常用术语

术语	说明
实体（entity）	客观存在并可相互区别的事物（一个学生、一个部门、一门课）
属性（attribute）	实体具有的某一特征（学生的学号、姓名、性别…）
码（key）	唯一标识实体的属性或属性集称为码，且不应有冗余属性（学号是学生实体的码）
域（domain）	属性的取值范围（例如学号长度为8位）
实体集（entity set）	同型实体的集合（全体学生就是一个实体集）
实体型（entity type）	具有相同属性的实体必然具有共同的特征和性质，用实体名和属性名集合表示同类实体（）
联系	具体看下文

4.1.1实体联系的定义和辨别方法

相信很多向我一样刚入门数据库的小伙伴，在这个地方肯定一开始是搞得稀里糊涂的，那么今天就让小编来彻底给你梳理下下。

一对一联系（1:1）

专业表述:如果对于实体集A中的每一个实体，在实体集B中最多只有一个实体与之联系，反之亦然；则称实体集A和实体集B具有一对一联系。

例如：①一所大学只有一个书记，而一个书记只能在一所学校任职。学校和书记就是一对一的关系。

    ②一个人只有一个身份证号，一个身份证号只对应一个人。身份证号和这个人就是一对一关系。

一对多联系（1:n）

专业表述：如果实体集A中的每一个实体，在实体集B中有N个实体（N>=0）与之联系,反之，实体集B中的每一个实体，在实体集A中最多只有一个实体与之联系。则称A-B他们之间存在一对多的联系。

例如：①一个企业聘用多名工人，而一个工人只能在一个企业中工作。则企业和工人之间存在一对多关系

    ②一间教室可以给多个正在上英语课学生使用，而一个正在上英语课的学生只能在一间教室上课。

多对多联系（n:m）

专业表述：如果实体集A中的每一个实体，在实体集B中有N个实体（N>=0）与之联系,反之，实体集B中的每一个实体，在实体集A中有M个实体(M>=0)与之联系。则称A-B他们之间存在多对多的联系。

例如：①一个企业聘用多名工程师，而一个工程师可以在多个企业中兼职。则企业和工程师之间存在多对多关系

    ②一本书可以被多个学生借阅，而一个学生可以借阅多本书。书和学生存在多对多的关系

4.1.2 概念模型的E-R模型表示方法

实体型（集）：用矩形表示，矩形框内写明实体集名。

属性：用椭圆表示，并且用无向边将其与相应的实体集体连接起来。

联系：用菱形表示，菱形内写明联系名，并且用无向边将其与相应的实体集体连接起来，并且在无向边旁边标上联系的类型（1:1、1：n、n:m）

题1：

假设每个学生选修若干门课程，且每个学生每选一门课只有一个成绩，每个教师只担任一门课的教学,一门课由若干教师任教。“学生”有属性：学号、姓名、地址、年龄、性别。“教师”有属性：职工号、教师姓名、职称，“课程”有属性：课程号、课程名。

①试画出E-R图，并注明属性和联系类型。（5分）

②将E-R图转换成关系模型 ，并注明主码和外码 （5分）

(1)

(2)

学生（学号，姓名，地址，年龄，性别）

课程（课程号，课程名）

教师（职工号，教师姓名，职称，课程）

选课（学号，课程号，成绩）

题2

设有商店和顾客两个实体，“商店”有属性：商店编号、商店名、地址、电话，“顾客”有属性：顾客编号、姓名、地址、年龄、性别。假设一个商店有多个顾客购物，一个顾客可以到多个商店购物，顾客每次去商店购物有一个消费金额和日期，而且规定每个顾客在每个商店里每天最多消费一次。

①试画出ER图，并注明属性和联系类型。

（1）

题3：

某研究所有多名科研人员，每一个科研人员只属于一个研究所，研究所有多个科研项目，每个科研项目有多名科研人员参加，每个科研人员可以参加多个科研项目。科研人员参加项目要统计工作量。“研究所”有属性：编号，名称、地址，“科研人员”有属性：职工号、姓名、性别、年龄，职称。“科研项目”有属性：项目号、项目名、经费。

①试画出ER图，并注明属性和联系类型.

(1)

4.1.3 数据库的三个模式

外模式、模式、内模式、

五.关系数据概述

5.1.0 关系模型的三部分

数据结构:关系模型的数据结构非常单一，只有关系、实体及实体之间的联系都用关系表示。即关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表。

关系操作集合：关系操作是高度非过程化的、用户不必指出存取路径。

关系的完整性约束条件集合（实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性）

1. 实体完整性：若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值，即关系中的主码不允许为空值。
2. 参照完整性：通俗地说就是外键约束

5.1.1 码、主码、外部码、主属性

1. 码:码是关系中的属性或属性组（有的码是由几个属性共同决定的），若它的值唯一地标识了一个元组，则称该属性或属性组为候选码（candidate key）。
2. 主码：若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码（primary key）
3. 包含在任意一个候选码中的属性都称为主属性
4. 某个关系中的一个属性（可以是一个普通的属性，也可以是主码），这个属性在另一个关系中是主码。则称为外部码（foreign key）

关系的性质：

1. 列是同质的，即每一列中的分量是同类型的数据，来自同一个域。
2. 不同的列可以出自同一个域，每一列称为属性，需要给予不同的名称。
3. 列的次序无所谓，即列的次序可以任意交换。
4. 关系中的各个元组是不同的，即不允许有重复的元组。
   主属性*
5. 某个关系中的一个属性（可以是一个普通的属性，也可以是主码），这个属性在另一个关系中是主码。则称为外部码（foreign key）

关系的性质：

1. 列是同质的，即每一列中的分量是同类型的数据，来自同一个域。
2. 不同的列可以出自同一个域，每一列称为属性，需要给予不同的名称。
3. 列的次序无所谓，即列的次序可以任意交换。
4. 关系中的各个元组是不同的，即不允许有重复的元组。