【正文】 2020 年全國計算機等級考試四級數(shù)據(jù)庫工程師教程各章節(jié)重點總結(jié) 第一章引論 1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于 20 世紀(jì) 60 年代，是信息系統(tǒng)的核心技術(shù)和重要 基礎(chǔ)： 2 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科劃分為四個專業(yè)方向：計算機科學(xué) (CS)：計 算機工程 (CE)：軟件工程 (SE)：信息技術(shù) (IT)。 基本概念 信息與數(shù)據(jù) 信息、物質(zhì)、能量是組成客觀世界并促進社會發(fā)展的三大基本要素： 信息 (lnformation)一是客觀世界事物的存在方式和運動狀態(tài)的反映 ， 是對事物之間相互聯(lián)系、相互作用的描述。信息具有可感知、可存儲、 可加工、可傳遞和可再生的自然屬性。 數(shù)據(jù) (Data)一是描述現(xiàn)實世界事物的符號記錄，是用物理符號記錄 下來的可以識別的信息。不同的物理符號體現(xiàn)出數(shù)據(jù)的不同表現(xiàn)形式。 信息與數(shù)據(jù)間存在固有聯(lián)系，數(shù)據(jù)是信息的符號表示，或稱為載體。 信息則是數(shù)據(jù)的語義解釋，是數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理 (Data Processing)一是指對數(shù)據(jù)進行分類、收集、組織、 存儲，進而從已數(shù)據(jù)出發(fā)，抽取或推導(dǎo)出新的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)表示了 新的信息。 數(shù)據(jù)管理 (Data Management)～是指對數(shù)據(jù)的分類、收集、組織、編 碼、存儲、檢索和維護，是數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)的重要環(huán)節(jié)。 數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理的區(qū)別在于，數(shù)據(jù)處理除了具有數(shù)據(jù)管理功 能外，還可通過數(shù)據(jù)管理得到的數(shù)據(jù)進一步深加工，從中獲取新的數(shù) 據(jù)和信息。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫 (DB， DataBase)一是長期存儲在計算機數(shù)據(jù)模型的組成： (1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：用于描述系統(tǒng)的靜態(tài)特征，從語法角度表述了客觀 世界中數(shù)據(jù)對象本身的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，是刻畫一個 數(shù)據(jù)模 型性質(zhì)最重要的方面。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，通常按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的 類型來區(qū)分、命名各種數(shù)模，如 層次、網(wǎng)狀、關(guān)系數(shù)模。 (2)數(shù)據(jù)操作：用于描述系統(tǒng)的動態(tài)特征，是一組對數(shù)據(jù)庫中各種 數(shù)據(jù)對象允許執(zhí)行的操作和操作規(guī)則組成的集合。數(shù)據(jù)操作可以是檢 索、插入等，數(shù)模必須定義這些操作的確切含義、操作符號、操作規(guī) 則以及實現(xiàn)操作的數(shù)據(jù)庫語言。 (3)數(shù)據(jù)完整性約束：是一組完整性規(guī)則的集合，它定義了數(shù)模必須遵守的語義約束，也規(guī)定了數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù) l、用數(shù)據(jù)模型這一概念來描述數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和語義，通過現(xiàn)實世界一信息世 界一機器世界的抽象轉(zhuǎn)換過程構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)模型所定義的規(guī)范去管理和使用數(shù)據(jù)。 建模過程： (1)將現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)對象抽象為信息世界中的某一信息結(jié)構(gòu)： (2)再將信息結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為機器世界中某一具體 DBMS 支持的數(shù)據(jù)模型，并存儲于計算機中。 數(shù)據(jù)模型分類： (1)概念數(shù)據(jù)模型（概念模型）：按用戶的觀點對數(shù)據(jù)和信息進行建模，是現(xiàn)實世界到信息世界的第一層抽象，強調(diào)其語義表達功能，易于用戶理解，是用戶與設(shè)計人員交沆的語言，主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計。最常用的是實體一聯(lián)系模型。 (2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型（表 示型／實現(xiàn)型）：是機器世界中與具體 DBMS相關(guān)的數(shù)據(jù)模型，包括關(guān)系模型、網(wǎng)狀模型和層次模型 (3)物理數(shù)據(jù)模型：屬底層數(shù)據(jù)模型，描述數(shù)據(jù)的實際存儲方式。 數(shù)據(jù)視圖與模式結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)視圖與數(shù)據(jù)抽象 l、數(shù)據(jù)視圖：指從某個角度看到的客觀世界數(shù)據(jù)對象的特征，是對數(shù)據(jù)對象某一方面特征的描述。 數(shù)據(jù)抽象：是一種數(shù)據(jù)描述和數(shù)據(jù)庫設(shè)計原則，是指專注于數(shù)據(jù)對象的某方面特征，而忽略其他特征。 集和值：集是指對某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說明，值是集的一個具體賦值： 數(shù)據(jù)模式：對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)某方面 結(jié)構(gòu)和特征的描述，它僅涉及集的描述，不涉及具體的值。 三級模式結(jié)構(gòu) l、數(shù)據(jù)庫三級模式結(jié)構(gòu)一外部級、概念級和 (2)對數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖： (3)模式不僅定義了數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，還定義了數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系、與數(shù)據(jù)的關(guān)的安全性和完整性要求： (4) 個數(shù)據(jù)庫只有一個模式，建立在某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上。 外模式： (1)也稱子模式、用戶模式、用戶視圖： (2)是對數(shù)據(jù)庫用戶能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。 (3) 個數(shù) 據(jù)庫可以有多個外模式，每個外模式描述了某個特定用戶所使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。 (4)外模式還是保證數(shù)據(jù)安全的有力措施，每個用戶只能看見和訪問所對應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)，其它數(shù)據(jù)對他是不可見的。 (1)也稱物理模式、存儲模式： (2)是對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述，代表了數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫外模式／模式映象： (1)定義了數(shù)據(jù)庫中不同用戶的外模式與數(shù)據(jù)庫邏輯模式之間的對應(yīng)關(guān)系： (2)可有多個外模式／模式映象，對于每個外模式，需要一個 外模式／模式映象來定義該外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)系： (3)當(dāng)模式發(fā)生變化時，只需調(diào)整外模式／模式間的映象關(guān)系，而外模式無需修改，保證了數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序的邏輯獨立性，稱為數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。 模式／ (1)定義了數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)，與這些數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的物理存儲組織結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。 (2)模式／ (3)當(dāng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)：是指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成構(gòu)件、各構(gòu)件的功能及各構(gòu)件間的協(xié)同工作方式： 分類： (1)集中式：全部數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)管理功能均集中在一臺計算機上的數(shù) 據(jù) 庫系統(tǒng)：包括單用戶和主從式兩種，單用戶 DBS 是指系統(tǒng)由一個用 戶獨占，不同機器間不能共享數(shù)據(jù)：主從式 DBS 是指一個主機帶多個 分時多用戶的 DBS： (2)分布式：數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在邏輯上是一個整體，但在物理上卻 可以分布在網(wǎng)絡(luò)中不同數(shù)據(jù)管理節(jié)點上： (3)客戶／服務(wù)器：將 DBMS 和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用分開，網(wǎng)絡(luò)申某些節(jié)點 上的計算機專門執(zhí)行 DBMS 功能，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理服務(wù)，稱為數(shù)據(jù)庫服 務(wù)器：其他節(jié)點的計算機上安裝 DBMS 的外圍應(yīng)用開發(fā)工具，支持用 戶的應(yīng)用，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)表示服務(wù)，稱為客戶端： (4)并 行式：硬件平臺是并行計算機系統(tǒng)，使用多個 CPU和多個磁 盤進行并行數(shù)據(jù)處理和磁盤訪問操作，以提高執(zhí)行速度： (5) WEB式： 由通過互聯(lián)網(wǎng)連接起來的客戶端、 WEB服務(wù)器、 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能 (1)數(shù)據(jù)定義功能： DBMS 提供了數(shù)據(jù)定義語言 (DDL)，用戶利用 DDL定義數(shù)據(jù)庫對象的三級模式結(jié)構(gòu)，描述數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)特征。 (2)數(shù)據(jù)操縱功能： DBMS 提供數(shù)據(jù)操縱語言 (DMI)，用戶利用 DML 對數(shù)據(jù)進行查詢、插入、刪除或更新： (3)數(shù)據(jù)庫運行管理和控制功能 (4)數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的全局結(jié)構(gòu) DBS 可分為用戶、人機交互界面、 DBMS 和磁盤四個層次： 用戶可分為四類：數(shù)據(jù)庫管理員 DBA：專業(yè)用戶：應(yīng)用程序員：終 端用戶： DBMS 可分為兩部份： (1)查詢處理器：面向用戶查詢請求：包括以下幾個功能模塊： DML 編譯器、嵌入式 DML的預(yù)編譯器、 DDL編譯器、查詢執(zhí)行引擎： (2)存儲管理器：面向數(shù)據(jù)存儲訪問，包括以下幾個功能模塊：權(quán) 限和完整性管理器、事務(wù)管理器、文件管理器、緩 沖區(qū)管理器： 磁盤存儲的類型： (1)以數(shù)據(jù)庫文件方式存儲的應(yīng)用數(shù)據(jù)： (2)數(shù)據(jù)字典： (3)為提高查詢速度而設(shè)置的數(shù)據(jù)庫引擎： (4) DMS 運行時的統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)： (5)日志信息。 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 第一代 DBS: 60 年代末 70 年代初，層次型和網(wǎng)狀型 DBS： 第二代 DBS: 70 年代后期．關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)： 新型 DBS: 80 年代，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)： 90 年代，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫 系統(tǒng)、 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 第二章數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)生命周期 數(shù)據(jù)庫應(yīng) 用系統(tǒng)生命周期 軟件工程與軟件開發(fā)方法 l、軟件工程：指導(dǎo)計算機軟件開發(fā)和維護的工程科學(xué)，它采用工程化 的概念、原理、技術(shù)和方法，以及正確的項目管理技術(shù)，來開發(fā)和維 護軟件：它將系統(tǒng)化、規(guī)范化、定量化方法應(yīng)用于軟件的開發(fā)、操作 和維護，也就是將工程化應(yīng) 用于軟件生產(chǎn)： 軟件工程的目標(biāo)：在給定成本、進度的前提下，開發(fā)出滿足用戶 需求并具有下述特征的軟件產(chǎn)品：可修改性、有效性、可靠性、可理 解性、可維護性、可重用性、可適應(yīng)性、可移植性、可追蹤性和可互 操作性。 軟件生命周 期：指軟件產(chǎn)品從考慮其概念開始，到該產(chǎn)品交付使 用的整個時期，包括概念階段、需求階段、設(shè)計階段、實現(xiàn)階段、測 試階段、安裝部署及交付階段： 軟件項目管理：為了能使軟件開發(fā)按預(yù)定的質(zhì)量、進度和成本進 行，而對成本、質(zhì)量、進度、人員、風(fēng)險等進行分析和有效管理的一 系列活動。 軟件工程以關(guān)注軟件質(zhì)量為特征，由方法、工具和過程三部分組成： 軟件過程模