数据库系统 · 知识点梳理

一、数据库概述与三级模式

1.1 数据库发展阶段

1.2 三级模式结构 ★★

1.3 数据库系统体系结构

二、关系模型基础

2.1 关系模型基本术语

2.2 完整性约束

2.3 视图

2.4 索引

三、关系代数 ★★★

3.1 传统集合运算

3.2 专门的关系运算

选择（σ）— 行选择

// 示例：查询年龄大于20的学生
σ年龄>20(Student)

// 等价SQL: SELECT * FROM Student WHERE 年龄 > 20

投影（π）— 列选择

// 示例：查询学生的姓名和年龄
π姓名,年龄(Student)

// 等价SQL: SELECT 姓名, 年龄 FROM Student
// 注意：投影会自动去除重复行！

连接（⋈）

除法（÷）★

// R: 选课表（学号, 课程号）
// S: 某课程集合

// 查询"选修了S中所有课程的学生学号"
// 表达式：π学号,课程号(R) ÷ S

// 例：S = {C1, C2}
// R中选了C1和C2的学生才出现在结果中

3.3 关系代数表达式总结

四、规范化理论（函数依赖与范式）★★★

4.1 函数依赖

4.2 候选键求解方法

4.3 范式体系 ★★★

// 例：关系 R(A,B,C)，函数依赖：A→B, B→C
// 候选键：A
// 检查：A→B，A是候选键 ✓
// 检查：B→C，B不是候选键 ✗
// 结论：R属于3NF，但不属于BCNF
// 原因：B是决定因素但不是候选键

// 分解为BCNF：
// R1(B,C)  函数依赖：B→C
// R2(A,B)  函数依赖：A→B
// 两个关系的决定因素都是候选键，属于BCNF

// 例：关系（课程, 教师, 参考书）
// 一门课有多个教师，同时有多个参考书
// 教师和参考书之间没有直接关系
// 存在多值依赖：课程→→教师，课程→→参考书
// 不属于4NF，需要分解

4.4 规范化分解方法

五、SQL语言 ★★★

5.1 SQL语言分类

5.2 DDL（数据定义）

-- 创建表
CREATE TABLE Student (
    Sno    CHAR(10)    PRIMARY KEY,      -- 主键
    Sname  VARCHAR(20) NOT NULL,          -- 非空
    Sage   INT         CHECK(Sage>=0),    -- 检查约束
    Sdept  CHAR(10)    DEFAULT '计算机系'  -- 默认值
);

-- 创建索引
CREATE INDEX idx_sname ON Student(Sname);          -- 非唯一索引
CREATE UNIQUE INDEX idx_sno ON Student(Sno);       -- 唯一索引

-- 修改表
ALTER TABLE Student ADD Sgender CHAR(2);           -- 添加列
ALTER TABLE Student DROP COLUMN Sgender;           -- 删除列
ALTER TABLE Student MODIFY Sname VARCHAR(30);      -- 修改列

-- 删除表
DROP TABLE Student;

5.3 DML（数据操纵）

-- 插入
INSERT INTO Student VALUES ('2024001', '张三', 20, '计算机系');
INSERT INTO Student(Sno, Sname) VALUES ('2024002', '李四');

-- 更新
UPDATE Student SET Sage = 21 WHERE Sno = '2024001';

-- 删除
DELETE FROM Student WHERE Sno = '2024001';

5.4 DQL（数据查询）— 重点 ★★★

-- 基本查询
SELECT Sname, Sage FROM Student WHERE Sage > 20;

-- 去重
SELECT DISTINCT Sdept FROM Student;

-- 排序
SELECT * FROM Student ORDER BY Sage DESC;  -- 降序

-- 模糊查询
SELECT * FROM Student WHERE Sname LIKE '张%';  -- 张开头
SELECT * FROM Student WHERE Sname LIKE '_三';  -- 第二字为三

-- 聚合函数
SELECT COUNT(*), AVG(Sage), MAX(Sage), MIN(Sage), SUM(Sage)
FROM Student;

-- 分组查询（重点！）
SELECT Sdept, COUNT(*) AS 人数, AVG(Sage) AS 平均年龄
FROM Student
GROUP BY Sdept
HAVING COUNT(*) > 5;  -- 分组后过滤

-- 正确：HAVING用聚合函数
SELECT Sdept, COUNT(*) FROM Student GROUP BY Sdept HAVING COUNT(*) > 5;

-- 错误：WHERE不能用聚合函数
-- SELECT Sdept FROM Student WHERE COUNT(*) > 5;  ← 语法错误！

5.5 连接查询

-- 等值连接
SELECT Student.Sname, SC.Grade
FROM Student, SC
WHERE Student.Sno = SC.Sno;

-- 内连接（推荐写法）
SELECT S.Sname, SC.Grade
FROM Student S INNER JOIN SC ON S.Sno = SC.Sno;

-- 左外连接（保留左表所有行）
SELECT S.Sname, SC.Grade
FROM Student S LEFT JOIN SC ON S.Sno = SC.Sno;

-- 右外连接（保留右表所有行）
SELECT S.Sname, SC.Grade
FROM Student S RIGHT JOIN SC ON S.Sno = SC.Sno;

-- 全外连接（保留两表所有行）
SELECT S.Sname, SC.Grade
FROM Student S FULL JOIN SC ON S.Sno = SC.Sno;

5.6 子查询

-- 非相关子查询（独立子查询，先执行内层）
SELECT Sname FROM Student
WHERE Sno IN (SELECT Sno FROM SC WHERE Cno = 'C1');

-- 相关子查询（内层引用外层变量，逐行执行）
SELECT Sname FROM Student S
WHERE EXISTS (
    SELECT * FROM SC
    WHERE SC.Sno = S.Sno AND SC.Cno = 'C1'
);

-- "全部"问题 → 用 NOT EXISTS + 双重否定
-- 查询选修了全部课程的学生姓名
SELECT Sname FROM Student S
WHERE NOT EXISTS (
    SELECT * FROM Course C
    WHERE NOT EXISTS (
        SELECT * FROM SC
        WHERE SC.Sno = S.Sno AND SC.Cno = C.Cno
    )
);

5.7 视图操作

-- 创建视图
CREATE VIEW CS_Student AS
SELECT Sno, Sname, Sage FROM Student WHERE Sdept = '计算机系';

-- 查询视图（与表操作相同）
SELECT * FROM CS_Student WHERE Sage > 20;

-- 删除视图
DROP VIEW CS_Student;

5.8 DCL（数据控制）

-- 授权
GRANT SELECT, INSERT ON Student TO user1;
GRANT ALL PRIVILEGES ON Student TO user1;

-- 收权
REVOKE SELECT ON Student FROM user1;

六、E-R模型与数据库设计 ★★

6.1 E-R模型基本概念

6.2 联系类型

6.3 E-R图向关系模式转换

6.4 数据库设计过程

6.5 SQL优化技巧

七、事务与并发控制 ★★★

7.1 事务ACID特性

7.2 并发问题

7.3 封锁技术

7.4 封锁协议

7.5 死锁与活锁

7.6 可串行化调度

7.7 两阶段锁协议（2PL）

7.8 多版本并发控制（MVCC）

八、数据库故障恢复

8.1 故障类型

8.2 日志文件与恢复策略

8.3 备份策略

8.4 检查点机制

8.5 数据库镜像

九、数据库安全与完整性

9.1 安全性措施

9.2 自主存取控制 vs 强制存取控制

9.3 完整性约束详解

-- 创建触发器示例
CREATE TRIGGER check_grade
BEFORE INSERT ON SC
FOR EACH ROW
BEGIN
    IF NEW.Grade < 0 OR NEW.Grade > 100 THEN
        SIGNAL SQLSTATE '45000'
        SET MESSAGE_TEXT = '成绩必须在0-100之间';
    END IF;
END;

十、分布式数据库与新技术

10.1 分布式数据库特点

10.2 分布式透明性

10.3 CAP定理 ★

10.4 NoSQL数据库

10.5 数据仓库与数据挖掘

十一、高频考点速记 & 口诀

11.1 选择题高频考点

11.2 案例分析高频考点

11.3 口诀汇总

11.4 易错点总结

📅 生成日期：2026-05-15 | 📝 综合整理自数据库系统目录下4篇笔记并补充完善