【正文】 數(shù)依賴： (A) 無損連接和保持 函數(shù)依賴是用于衡量一個(gè)模式分解是否導(dǎo)致原有模式中部分信息上學(xué)吧為您提供 計(jì)算機(jī)四級(jí)數(shù)據(jù)工程師 考試資料下載： 丟失的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 。 (B) 當(dāng)一個(gè)關(guān)系被分解后會(huì)出現(xiàn)幾種結(jié)果，既有無損連接，又能保持函數(shù)依賴是較理想的分解結(jié)果，意味著在分解的過程中沒有丟失原有模式的任何信息 。 (C) 一般情況下，分解到 3NF 就足夠了，但在 3NF關(guān)系下，仍存在一定程度上的更新異?；虿灰恢碌碾[患，但與數(shù)據(jù)庫性能比較起來是可以忽略的，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中通過增加一些數(shù)據(jù)約束，就可以解決 3NF引起的數(shù)據(jù)問題了。 優(yōu)化屬性：確定各字段的類型和長度 。 確認(rèn)模式滿足需要： 數(shù)據(jù)完整性設(shè)計(jì) 指定義數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)值滿足的約束條件，通過對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)值的約束維護(hù)關(guān)系的完整性。 數(shù)據(jù)值滿足條件分為： (1) 域約束：限制指定列的取值及范圍 。 (2) 主碼約束：定義每個(gè)關(guān)系的主碼值不空，且惟一 。 (3) 引用完整性約束：定義不同模式的屬性間滿足的條件，及一個(gè)關(guān)系模式中屬性間可能滿足的條件 。 安全模式和外模式的設(shè)計(jì) 根據(jù)選定的 DBMS 支持的安全控制特征來確定 。 根據(jù)不同用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫存取特點(diǎn)定義相關(guān)的外模式 。 2022 年計(jì)算機(jī)等級(jí)考試四級(jí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)復(fù)習(xí)筆記（ 6） 第六章 存儲(chǔ)技術(shù)與數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì) 文件組織 數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用數(shù)據(jù)是以文件形式存儲(chǔ)在外存上的，文件在邏輯上被組織成記錄的序列，即每個(gè) DB文件可看作是邏輯記錄的集合 。 一個(gè)文件在磁盤上占有一定的物理存儲(chǔ)空間，文件中的每個(gè)邏輯記錄被映射存儲(chǔ)上學(xué)吧為您提供 計(jì)算機(jī)四級(jí)數(shù)據(jù)工程師 考試資料下載： 到某個(gè)特定的磁盤塊上，一個(gè)文件在物理上可以看作是由存放文件記錄的一系列磁盤塊組成，稱為物理文件 。 文件的邏輯記錄與磁盤間的映射關(guān)系是由操作系統(tǒng)或 DBMS來管理的，當(dāng) 需要對(duì)一個(gè)文件的邏輯記錄進(jìn)行操作時(shí)，先要根據(jù)這種映射關(guān)系找到該邏輯記錄所在的磁盤塊，然后再進(jìn)行操作。 從數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)角度需要解決如下問題： (1) 文件的組織 。 (2) 文件的結(jié)構(gòu) 。 (3) 文件的存取 。 (4) 索引技術(shù) 。 文件組織 數(shù)據(jù)庫與文件的對(duì)應(yīng)關(guān)系 (1) 在外存中，數(shù)據(jù)庫以文件形式組織，文件由邏輯記錄組成，記錄由多個(gè)域組成 。 (2) 一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫包括一張或多張關(guān)系表，關(guān)系表與文件的對(duì)應(yīng)關(guān)系有如下方式： (A) 每張關(guān)系表單獨(dú)用一個(gè)文件來存儲(chǔ)，由 DBMS通過 OS的文件管理功能來管理 。 (B) 現(xiàn)代中大型 DBMS 是由 OS直接分配一塊大的磁盤空間， DBMS將該磁盤空間作為數(shù)據(jù)庫磁盤文件直接管理， DB 的所有關(guān)系表都存儲(chǔ)在該文件中 。 (1) 關(guān)系表在邏輯上由一系列元組組成，元組由多個(gè)屬性組成，每個(gè)元組可以用磁盤文件中的一個(gè)邏輯記錄來存儲(chǔ)，記錄包括多個(gè)域，對(duì)應(yīng)元組的多個(gè)屬性 。 文件記錄格式： (1) 數(shù)據(jù)庫文件通常采用兩種邏輯記錄格式：定長記錄格式和變長記錄格式 。 文件結(jié)構(gòu)與存取 堆文件 堆文件也稱無序文件，記 錄隨機(jī)在存儲(chǔ)在文件物理空間是，新插入的記錄存儲(chǔ)在文件的末尾 。 堆文件常常用作存儲(chǔ)那些將來使用，但目前不清楚如何使用的記錄，為了實(shí)現(xiàn)文件記錄的有效存取，堆文件經(jīng)常與附加的存取路徑一起使用 。 上學(xué)吧為您提供 計(jì)算機(jī)四級(jí)數(shù)據(jù)工程師 考試資料下載： 查找操行平均需要搜索 (B+1)/2個(gè)磁盤塊，效率比較低 。 插入操作十分簡單，先讀文件頭，找到最末磁盤地址，將最末磁盤塊讀入內(nèi)存，將需插入的新記錄寫入磁盤塊的末端，最后將修改過的磁盤塊寫回磁盤 。 刪除比較復(fù)雜，可以先找到被刪除記錄所在的磁盤塊，讀入內(nèi)存后在內(nèi)存緩沖區(qū)刪除記錄，最后再寫回磁盤 。也 可以在每個(gè)記錄的磁盤空間增加一個(gè)刪除標(biāo)志位，當(dāng)需要?jiǎng)h除記錄時(shí)，將標(biāo)示位置 1。 順序文件 順序文件按照文件記錄在查詢碼上的取值的大小順序排列各個(gè)記錄 。 順序文件的每個(gè)記錄中有一個(gè)指針字段，根據(jù)查詢碼大小用指針將各個(gè)記錄按序連接起來 。 文件建立時(shí)，應(yīng)盡量使記錄的物理順序與查找碼的順序一致，以減少訪問磁盤塊的次數(shù) 。 根據(jù)查詢條件對(duì)順序文件進(jìn)行查詢時(shí)，如查詢條件定義在查找碼上，則使用二分法查找技術(shù)快速找到記錄，如條件不在查找碼上，則必須從頭到尾依次掃描磁盤塊，與堆文件一 致，所以順序文件的訪問效率也不高 。 順序文件插入工作包括定位和插入： (1) 定位：在指針鏈中找到插入的位置，即插入記錄在哪個(gè)記錄的前面 。 (2) 插入：如有自由空間，則在該位置插入新記錄，如沒有自由空間，則只能插入溢出塊中，重新調(diào)整記錄指針鏈關(guān)系，保證記錄順序 。 聚集文件 聚集文件是一種具有多種記錄類型文件，存儲(chǔ)了來自多個(gè)關(guān)系表的數(shù)據(jù)，每個(gè)關(guān)系表對(duì)應(yīng)文件中的一種記錄類型 。 當(dāng)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)量效大時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)庫查詢需要多次訪問磁盤文件，嚴(yán)重影響性能指標(biāo)，為了降低多表操 作時(shí)的磁盤訪問次數(shù)，提高多表查詢速度，可采用聚集文件 。 聚集文件將不同關(guān)系表中有關(guān)聯(lián)關(guān)系的記錄存儲(chǔ)在同一磁盤塊內(nèi)，從而減少多表查詢時(shí)磁盤塊的訪問次數(shù)，提高處理速度 。 索引文件 是一種利用索引技術(shù)技術(shù)快速文件訪問的文件組織和存取方法 。 散列文件 上學(xué)吧為您提供 計(jì)算機(jī)四級(jí)數(shù)據(jù)工程師 考試資料下載： 是一種利用散列函數(shù)支持快速文件訪問的文件組織和存取方法 。 索引技術(shù) 基本概念 索引技術(shù)：是一種快速文件訪問技術(shù)，它將一個(gè)文件的每個(gè)記錄在某個(gè)或某些域 (屬性 )上的取值與該記錄的物理地址直接聯(lián)系起來， 提供了一種根據(jù)記錄域的取值快速訪問文件記錄的機(jī)制 。它的關(guān)鍵是建立取值域到記錄的物理地址劉的映射關(guān)系，這種映射關(guān)系叫索引 。 索引技術(shù)分類： (1) 有序索引技術(shù)：利用索引文件實(shí)現(xiàn)記錄域 (查找碼 )取值到記錄物理地址間的映射關(guān)系，索引文件由索引記錄組成，每個(gè)記錄中記載一個(gè)索引項(xiàng)，索引項(xiàng)記錄了某個(gè)特定的查找碼值和具有該值的數(shù)據(jù)文件記錄的物理地址 。 (2) 散列技術(shù)：利用一個(gè)散列函數(shù)實(shí)現(xiàn)記錄域取值到記錄物理地址間的直接映射關(guān)系 。 (3) 有序索引：有序索引作為基于索引文件的索引技術(shù)，需要考慮兩個(gè)問題： (1)如何組織索引文件中的索引記錄 。(2)如何從索引文件出發(fā)，訪問數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)記錄 。 (A) 當(dāng)需要采用有序索引機(jī)制快速訪問數(shù)據(jù)文件時(shí)，首先要為該數(shù)據(jù)文件建立一個(gè)索引文件，它是索引記錄和索引項(xiàng)的集合 。 (B) 索引文件建立的方法：首先選定某些記錄域作為查找碼，然后建立數(shù)據(jù)記錄在查找碼上的取值與物理地址間的映射關(guān)系，組成索引項(xiàng)。所有索引項(xiàng)作為索引記錄存儲(chǔ)在索引文件中，索引文件根據(jù)某個(gè)特定的查找碼值的順序組織為順序文件 。 (C) 一個(gè)數(shù)據(jù)文件可以有多個(gè)查找碼和索引文件 。 有序索引的分類及特 點(diǎn) 聚集索引與非聚集索引 (1) 對(duì)數(shù)據(jù)文件和它的一個(gè)特定的索引文件，如果數(shù)據(jù)文件中數(shù)據(jù)記錄的排列順序與索引文件中索引項(xiàng)的排列順序相一致，則該索引文件稱為聚集索引，否則稱為非聚集索引 。 (2) 在一個(gè)數(shù)據(jù)文件上除了建立一個(gè)聚集索引外，還可建立多個(gè)非聚集索引 。 稠密索引和稀疏索引 如果數(shù)據(jù)文件中的每個(gè)查找碼都在索引文件中都對(duì)應(yīng)一個(gè)索引記錄，稱為稠密索引，如果只一部分對(duì)應(yīng)，則稱為稀疏索引 。 主索引和輔索引 上學(xué)吧為您提供 計(jì)算機(jī)四級(jí)數(shù)據(jù)工程師 考試資料下載： 在數(shù)據(jù)文件包含主碼的屬性集上建立索引稱為主索引，在非主碼屬性上建立的索 引稱為輔索引 。 單層索引和多層索引 (1) 單層索引 (線性索引 )：索引項(xiàng)根據(jù)鍵值在索引文件中順序排列，組織成一維線性結(jié)構(gòu)，每個(gè)索引項(xiàng)直接指向數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)記錄 。 (2) 當(dāng)數(shù)據(jù)文件很大時(shí)，即使采用稀疏索引，建成的索引文件也很大，導(dǎo)致效率低下，為解決該問題，可對(duì)索引文件中的索引項(xiàng)本身再建立一級(jí)稀疏索引，組成 2層索引結(jié)構(gòu) 。進(jìn)一步地，可建立多層樹型索引結(jié)構(gòu)來快速定位 。 散列技術(shù) 散列文件 散列是一種快速查找技術(shù)，它利用定義在文件記錄上的查找碼，通過計(jì)算一個(gè)散列函數(shù) ，以散列函數(shù)值作為記錄的物理地址，實(shí)現(xiàn)對(duì)文件記錄直接快速訪問。 首先指定文件記錄的一個(gè)域作為查找碼 (散列域 )，然后定義一個(gè)查找碼上的函數(shù)(散列函數(shù) )，函數(shù)的輸入為查找碼值，輸出為物理地址 。 一般使用桶作為基本的存儲(chǔ)單位，一個(gè)桶可存放多個(gè)文件記錄，物理地址可以是記錄所在的桶號(hào)，散列函數(shù)的輸出可以是桶號(hào) 。 散列函數(shù) 散列方法依賴于好的散列函數(shù)，它應(yīng)該盡可能均勻地將查找碼分布到各個(gè)桶中，具體要滿足如下兩個(gè)條件： (1) 地址的分布是均勻的 。 (2) 地址的分布是隨機(jī)的 。 桶溢出 產(chǎn)生桶溢出的兩個(gè)原因： (1) 文件初始設(shè)計(jì)時(shí)，為文件記錄預(yù)留的存儲(chǔ)空間不足 。 (2) 散列函數(shù)的均勻分布性不好 。 設(shè)計(jì)散列函數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)文件大小決定物理空間，一般應(yīng)有 20%余量，再設(shè)計(jì)合適的桶數(shù)目和桶大小，盡可能留有一些空閑桶，降低桶溢出的可能性 。 桶溢出的現(xiàn)象是難免的，需要 DBS采用相應(yīng)的桶溢出處理機(jī)制 。 上學(xué)吧為您提供 計(jì)算機(jī)四級(jí)數(shù)據(jù)工程師 考試資料下載： 散列方法的缺點(diǎn)：為了避免桶溢出。必須選一合適的散列函數(shù)，但這比較復(fù)雜，而且不象索引文件那樣可以據(jù)數(shù)據(jù)記錄變化動(dòng)態(tài)調(diào)整。 數(shù)據(jù)字典 數(shù)據(jù)字典 (系統(tǒng)目錄 )中存儲(chǔ)了數(shù)據(jù)庫對(duì)象的各類描述信息和 DBMS所需的控制信息，全稱數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù) 。 數(shù)據(jù)庫對(duì)象的各類描述信息：包括外模式、模式、內(nèi)模式以及它們之間的映射的描述 。 DBMS所需的控制信息：包括查詢優(yōu)化、安全性檢查、用戶權(quán)限驗(yàn)證等 。 數(shù)據(jù)字典主要包括： (1) 關(guān)系模式信息 。 (2) 與視圖描述有關(guān)的信息 。 (3) 關(guān)系的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法信息 。 (4) 完整性約束信息 。 (5) 安全性有關(guān)信息 。 (6) 數(shù)據(jù)庫運(yùn)行統(tǒng)計(jì)信息 。 數(shù)據(jù)庫物理設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容 數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：在具體的硬件環(huán)境、 OS、 DBMS約束下，根據(jù)數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)結(jié)果，設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)。目標(biāo)是存儲(chǔ)空間占用少、訪問效率高和維護(hù)代價(jià)低 。 一旦選定了硬件平臺(tái)、 OS和 DBMS，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和存取方式等可用的物理模式也就隨之確定了 。 數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)主要包括以下步驟： (1) 數(shù)據(jù)庫邏輯模式調(diào)整：將數(shù)據(jù)庫邏輯模式及其視圖轉(zhuǎn)換為 DBMS支持的基本表和視圖，并利用 DBMS提供的完整性機(jī)制設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)規(guī)則 。 (2) 文件組織與存取設(shè)計(jì)：配 置基本表的文件組織形式，據(jù)實(shí)際情況為基本表設(shè)計(jì)合適的存取方法和路徑 。 (3) 數(shù)據(jù)分布設(shè)計(jì)： 上學(xué)吧為您提供 計(jì)算機(jī)四級(jí)數(shù)據(jù)工程師 考試資料下載： (4) 安全模式設(shè)計(jì)： (5) 確定系統(tǒng)配置： (6) 物理模式評(píng)估： 數(shù)據(jù)庫邏輯模式調(diào)整 物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)首先需要根據(jù)數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)信息，設(shè)計(jì)目標(biāo) DBMS 平臺(tái)支持的基本表的模式信息，這些模式信息代表了所要開發(fā)的具體目標(biāo)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，這個(gè)過程稱為數(shù)據(jù)庫邏輯模式調(diào)整，主要包括如下設(shè)計(jì)內(nèi)容： (1) 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫基本表和視采用目標(biāo) DBMS 所支持的建表方法，設(shè)計(jì)基本表及其面向模型的完整性 約束 。 (2) 設(shè)計(jì)基本表業(yè)務(wù)規(guī)則 。 DB文件組織與存取設(shè)計(jì) 分析事務(wù)的數(shù)據(jù)訪問特性 (1) 使用事務(wù) 基本表交叉引用矩陣，分析系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)庫事務(wù)對(duì)各個(gè)基本表的訪問情況，確定事務(wù)訪問了哪些基本表，對(duì)這些基本表執(zhí)行了何種操作，并進(jìn)一步分析各操作涉及到的基本表屬性 。 (2) 估計(jì)各事務(wù)的執(zhí)行頻率 。 (3) 對(duì)每張基本表，匯總所有作用于該表上的各事務(wù)的操作頻率信息 。 了解并選擇數(shù)據(jù)庫文件結(jié)構(gòu) (1) 如果數(shù)據(jù)庫中的一個(gè)基本表中的數(shù)據(jù)量很少，并且操作非常頻繁，該基本表可采用堆文 件組織方式 。 (2) 順序文件支持基于查找碼的順序訪問，也支持快速二分查找 。 (3) 如果用戶查詢是基于散列域值的等值匹配，特別是如果訪問順序是隨機(jī)的，散列文件比較合適。但散列文件組織不適合以下情況： (A) 基于散列值域的非精確查詢 。 (B) 基于非散列域進(jìn)行查詢時(shí) 。 (4) B樹和 B+樹文件是實(shí)際數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中使用非常廣泛的索引文件結(jié)構(gòu)，適合于定義