【正文】 級(jí)語(yǔ)言中混合編程，程序中會(huì)含有兩種不同計(jì)算模型的語(yǔ)句n SQL語(yǔ)句n 描述性的面向集合的語(yǔ)句n 負(fù)責(zé)操縱數(shù)據(jù)庫(kù)n 高級(jí)語(yǔ)言語(yǔ)句n 過(guò)程性的面向記錄的語(yǔ)句n 負(fù)責(zé)控制程序流程工作單元之間的通信方式1. SQL通信區(qū)向主語(yǔ)言傳遞SQL語(yǔ)句的執(zhí)行狀態(tài)信息主語(yǔ)言能夠據(jù)此控制程序流程2. 主變量 1）主語(yǔ)言向SQL語(yǔ)句提供參數(shù) 2）將SQL語(yǔ)句查詢數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)果交主語(yǔ)言進(jìn)一步處理3. 游標(biāo)解決集合性操作語(yǔ)言與過(guò)程性操作語(yǔ)言的不匹配n 為什么要使用游標(biāo)n SQL語(yǔ)言與主語(yǔ)言具有不同數(shù)據(jù)處理方式n SQL語(yǔ)言是面向集合的，一條SQL語(yǔ)句原則上可以產(chǎn)生或處理多條記錄n 主語(yǔ)言是面向記錄的，一組主變量一次只能存放一條記錄n 僅使用主變量并不能完全滿足SQL語(yǔ)句向應(yīng)用程序輸出數(shù)據(jù)的要求n 嵌入式SQL引入了游標(biāo)的概念，用來(lái)協(xié)調(diào)這兩種不同的處理方式n 什么是游標(biāo)n 游標(biāo)是系統(tǒng)為用戶開設(shè)的一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，存放SQL語(yǔ)句的執(zhí)行結(jié)果n 每個(gè)游標(biāo)區(qū)都有一個(gè)名字n 用戶可以用SQL語(yǔ)句逐一從游標(biāo)中獲取記錄，并賦給主變量，交由主語(yǔ)言進(jìn)一步處理n 使用游標(biāo)的步驟n 1. 說(shuō)明游標(biāo)n 2. 打開游標(biāo)n 3. 移動(dòng)游標(biāo)指針，然后取當(dāng)前記錄n 4. 關(guān)閉游標(biāo)1. 說(shuō)明游標(biāo)n 使用DECLARE語(yǔ)句n 語(yǔ)句格式 EXEC SQL DECLARE 游標(biāo)名 CURSOR FOR SELECT語(yǔ)句。n 功能n 是一條說(shuō)明性語(yǔ)句，這時(shí)DBMS并不執(zhí)行SELECT指定的查詢操作。2. 打開游標(biāo)n 使用OPEN語(yǔ)句n 語(yǔ)句格式 EXEC SQL OPEN 游標(biāo)名。n 功能n 打開游標(biāo)實(shí)際上是執(zhí)行相應(yīng)的SELECT語(yǔ)句，把所有滿足查詢條件的記錄從指定表取到緩沖區(qū)中n 這時(shí)游標(biāo)處于活動(dòng)狀態(tài)，指針指向查詢結(jié)果集中第一條記錄之前3. 移動(dòng)游標(biāo)指針，然后取當(dāng)前記錄n 使用FETCH語(yǔ)句n 語(yǔ)句格式 EXEC SQL FETCH [[NEXT|PRIOR| FIRST|LAST] FROM] 游標(biāo)名 INTO 主變量[指示變量] [,主變量[指示變量]]...。n 功能n 指定方向推動(dòng)游標(biāo)指針，然后將緩沖區(qū)中的當(dāng)前記錄取出來(lái)送至主變量供主語(yǔ)言進(jìn)一步處理。n NEXT|PRIOR|FIRST|LAST：指定推動(dòng)游標(biāo)指針的方式。n NEXT：向前推進(jìn)一條記錄n PRIOR：向回退一條記錄n FIRST：推向第一條記錄n LAST：推向最后一條記錄n 缺省值為NEXTn 說(shuō)明n (1) 主變量必須與SELECT語(yǔ)句中的目標(biāo)列表達(dá)式具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系n (2) FETCH語(yǔ)句通常用在一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)中，通過(guò)循環(huán)執(zhí)行FETCH語(yǔ)句逐條取出結(jié)果集中的行進(jìn)行處理n (3) 為進(jìn)一步方便用戶處理數(shù)據(jù)，現(xiàn)在一些關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)FETCH語(yǔ)句做了擴(kuò)充，允許用戶向任意方向以任意步長(zhǎng)移動(dòng)游標(biāo)指針4. 關(guān)閉游標(biāo)n 使用CLOSE語(yǔ)句n 語(yǔ)句格式 EXEC SQL CLOSE 游標(biāo)名。n 功能n 關(guān)閉游標(biāo)，釋放結(jié)果集占用的緩沖區(qū)及其他資源n 說(shuō)明n 游標(biāo)被關(guān)閉后，就不再和原來(lái)的查詢結(jié)果集相聯(lián)系n 被關(guān)閉的游標(biāo)可以再次被打開，與新的查詢結(jié)果相聯(lián)系第四章 關(guān)系系統(tǒng)及其查詢優(yōu)化 關(guān)系系統(tǒng)n 能夠在一定程度上支持關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是關(guān)系系統(tǒng)。n 由于關(guān)系模型中并非每一部分都是同等重要的n 并不苛求一個(gè)實(shí)際的關(guān)系系統(tǒng)必須完全支持關(guān)系模型。 n 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n 域及域上定義的關(guān)系n 關(guān)系操作n 并、交、差、廣義笛卡爾積、選擇、投影、連接、除等 n 關(guān)系完整性n 實(shí)體完整性、參照完整性、用戶自己定義的完整性一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)可定義為關(guān)系系統(tǒng)，當(dāng)且僅當(dāng)它至少支持：1. 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（即關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)） 系統(tǒng)中只有表這種結(jié)構(gòu)2. 支持選擇、投影和（自然）連接運(yùn)算 對(duì)這些運(yùn)算不要求用戶定義任何物理存取路徑對(duì)關(guān)系系統(tǒng)的最低要求 關(guān)系系統(tǒng)的查詢優(yōu)化 查詢優(yōu)化概述n 查詢優(yōu)化的必要性n 查詢優(yōu)化極大地影響RDBMS的性能。n 查詢優(yōu)化的可能性n 關(guān)系數(shù)據(jù)語(yǔ)言的級(jí)別很高，使DBMS可以從關(guān)系表達(dá)式中分析查詢語(yǔ)義。 n 用戶不必考慮如何最好地表達(dá)查詢以獲得較好的效率n 系統(tǒng)可以比用戶程序的優(yōu)化做得更好(1) 優(yōu)化器可以從數(shù)據(jù)字典中獲取許多統(tǒng)計(jì)信息，而用戶程序則難以獲得這些信息 (2)如果數(shù)據(jù)庫(kù)的物理統(tǒng)計(jì)信息改變了，系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)查詢重新優(yōu)化以選擇相適應(yīng)的執(zhí)行計(jì)劃。 在非關(guān)系系統(tǒng)中必須重寫程序，而重寫程序在實(shí)際應(yīng)用中往往是不太可能的。(3)優(yōu)化器可以考慮數(shù)百種不同的執(zhí)行計(jì)劃，而程序員一般只能考慮有限的幾種可能性。(4)優(yōu)化器中包括了很多復(fù)雜的優(yōu)化技術(shù)n 查詢優(yōu)化的總目標(biāo) 選擇有效策略，求得給定關(guān)系表達(dá)式的值n 實(shí)際系統(tǒng)的查詢優(yōu)化步驟1. 將查詢轉(zhuǎn)換成某種內(nèi)部表示，通常是語(yǔ)法樹2. 根據(jù)一定的等價(jià)變換規(guī)則把語(yǔ)法樹轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn) （優(yōu)化）形式3. 選擇低層的操作算法對(duì)于語(yǔ)法樹中的每一個(gè)操作n 計(jì)算各種執(zhí)行算法的執(zhí)行代價(jià)n 選擇代價(jià)小的執(zhí)行算法4. 生成查詢計(jì)劃(查詢執(zhí)行方案)n 查詢計(jì)劃是由一系列內(nèi)部操作組成的。 關(guān)系代數(shù)等價(jià)變換規(guī)則 n 關(guān)系代數(shù)表達(dá)式等價(jià)n 指用相同的關(guān)系代替兩個(gè)表達(dá)式中相應(yīng)的關(guān)系所得到的結(jié)果是相同的n 上面的優(yōu)化策略大部分都涉及到代數(shù)表達(dá)式的變換 優(yōu)化的一般步驟 1．把查詢轉(zhuǎn)換成某種內(nèi)部表示2．代數(shù)優(yōu)化：把語(yǔ)法樹轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)（優(yōu)化） 形式3．物理優(yōu)化：選擇低層的存取路徑4．生成查詢計(jì)劃，選擇代價(jià)最小的 第五章 關(guān)系數(shù)據(jù)理論二、關(guān)系模式的形式化定義關(guān)系模式由五部分組成，即它是一個(gè)五元組： R(U, D, DOM, F)R： 關(guān)系名U： 組成該關(guān)系的屬性名集合D： 屬性組U中屬性所來(lái)自的域DOM：屬性向域的映象集合F： 屬性間數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系集合三、什么是數(shù)據(jù)依賴1. 完整性約束的表現(xiàn)形式n 限定屬性取值范圍： n 定義屬性值間的相互關(guān)連（主要體現(xiàn)于值的相等與否），這就是數(shù)據(jù)依賴，它是數(shù)據(jù)庫(kù)模式設(shè)計(jì)的關(guān)鍵2. 數(shù)據(jù)依賴n 是通過(guò)一個(gè)關(guān)系中屬性間值的相等與否體現(xiàn)出來(lái)的數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系n 是現(xiàn)實(shí)世界屬性間相互聯(lián)系的抽象n 是數(shù)據(jù)內(nèi)在的性質(zhì)n 是語(yǔ)義的體現(xiàn)3. 數(shù)據(jù)依賴的類型n 函數(shù)依賴（Functional Dependency，簡(jiǎn)記為FD）n 多值依賴（Multivalued Dependency，簡(jiǎn)記為MVD）n 其他四、關(guān)系模式的簡(jiǎn)化表示● 關(guān)系模式R（U, D, DOM, F） 簡(jiǎn)化為一個(gè)三元組： R（U, F）● 當(dāng)且僅當(dāng)U上的一個(gè)關(guān)系r 滿足F時(shí)，r稱為關(guān)系模式 R（U, F）的一個(gè)關(guān)系五、數(shù)據(jù)依賴對(duì)關(guān)系模式的影響⒈ 數(shù)據(jù)冗余太大n 浪費(fèi)大量的存儲(chǔ)空間 例：每一個(gè)系主任的姓名重復(fù)出現(xiàn)⒉ 更新異常（Update Anomalies）n 數(shù)據(jù)冗余 ，更新數(shù)據(jù)時(shí)，維護(hù)數(shù)據(jù)完整性代價(jià)大。 例：某系更換系主任后，系統(tǒng)必須修改與該系學(xué)生有關(guān)的每一個(gè)元組⒊ 插入異常（Insertion Anomalies）n 該插的數(shù)據(jù)插不進(jìn)去 例，如果一個(gè)系剛成立，尚無(wú)學(xué)生，我們就無(wú)法把這個(gè)系及其系主任的信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)。⒋ 刪除異常（Deletion Anomalies）n 不該刪除的數(shù)據(jù)不得不刪原因：由存在于模式中的某些數(shù)據(jù)依賴引起的解決方法：通過(guò)分解關(guān)系模式來(lái)消除其中不合適 的數(shù)據(jù)依賴。 規(guī)范化 函數(shù)依賴一、函數(shù)依賴 設(shè)R(U)是一個(gè)屬性集U上的關(guān)系模式，X和Y是U的子集。 若對(duì)于R(U)的任意一個(gè)可能的關(guān)系r，r中不可能存在兩個(gè)元組在X上的屬性值相等， 而在Y上的屬性值不等， 則稱 “X函數(shù)確定Y” 或 “Y函數(shù)依賴于X”，記作X→Y。 X稱為這個(gè)函數(shù)依賴的決定屬性集(Determinant)。 Y=f(x)1. 函數(shù)依賴不是指關(guān)系模式R的某個(gè)或某些關(guān)系實(shí)例滿足的約束條件，而是指R的所有關(guān)系實(shí)例均要滿足的約束條件。2. 函數(shù)依賴是語(yǔ)義范疇的概念。只能根據(jù)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義來(lái)確定函數(shù)依賴。 例如“姓名→年齡”這個(gè)函數(shù)依賴只有在不允許有同名人的條件下成立3. 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者可以對(duì)現(xiàn)實(shí)世界作強(qiáng)制的規(guī)定。二、平凡函數(shù)依賴與非平凡函數(shù)依賴在關(guān)系模式R(U)中，對(duì)于U的子集X和Y，如果X→Y，但Y Not 205。 X，則稱X→Y是非平凡的函數(shù)依賴若X→Y，但Y 205。 X, 則稱X→Y是平凡的函數(shù)依賴在關(guān)系SC(Sno, Cno, Grade)中， 非平凡函數(shù)依賴： (Sno, Cno) → Grade 平凡函數(shù)依賴： (Sno, Cno) → Sno (Sno, Cno) → Cno三、完全函數(shù)依賴與部分函數(shù)依賴 在關(guān)系模式R(U)中，如果X→Y，并且對(duì)于X的任何一個(gè)真子集X’，都有 X’ Y, 則稱Y完全函數(shù)依賴于X，記作X ｆ Y。 若X→Y，但Y不完全函數(shù)依賴于X，則稱Y部分函數(shù)依賴于X，記作X P Y。四、傳遞函數(shù)依賴 在關(guān)系模式R(U)中，如果X→Y，Y\→Z，且Y \205。X，Y→X，則稱Z傳遞函數(shù)依賴于X。注: 如果Y→X， 即X←→Y，則Z直接依賴于X。 碼 設(shè)K為關(guān)系模式RU,F中的屬性或?qū)傩越M合。若K ｆ U，則K稱為R的一個(gè)侯選碼（Candidate Key）。若關(guān)系模式R有多個(gè)候選碼，則選定其中的一個(gè)做為主碼（Primary key）。n 主屬性與非主屬性n ALL KEY外部碼 關(guān)系模式 R 中屬性或?qū)傩越MX 并非 R的碼，但 X 是另一個(gè)關(guān)系模式的碼，則稱 X 是R 的外部碼（Foreign key）也稱外碼 范式某一關(guān)系模式R為第n范式，可簡(jiǎn)記為R∈nNF。 2NFn 1NF的定義 如果一個(gè)關(guān)系模式R的所有屬性都是不可分的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)，則R∈1NF。n 第一范式是對(duì)關(guān)系模式的最起碼的要求。不滿足第一范式的數(shù)據(jù)庫(kù)模式不能稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。(1) 插入異常(2) 刪除異常(3) 數(shù)據(jù)冗余度大(4) 修改復(fù)雜n 2NF的定義 若關(guān)系模式R∈1NF，并且每一個(gè)非主屬性都完全函數(shù)依賴于R的碼，則R∈2NF。n 3NF的定義 關(guān)系模式RU，F(xiàn) 中若不存在這樣的碼X、屬性組Y及非主屬性Z（Z\ 205。 Y）, 使得X→Y，Y \→ X，Y→Z，成立，則稱RU，F(xiàn) ∈ 3NF。n 若R∈3NF，則R的每一個(gè)非主屬性既不部分函數(shù)依賴于候選碼也不傳遞函數(shù)依賴于候選碼。n 如果R∈3NF，則R也是2NF。n 采用投影分解法將一個(gè)2NF的關(guān)系分解為多個(gè)3NF的關(guān)系，可以在一定程度上解決原2NF關(guān)系中存在的插入異常、刪除異常、數(shù)據(jù)冗余度大、修改復(fù)雜等問(wèn)題。n 將一個(gè)2NF關(guān)系分解為多個(gè)3NF的關(guān)系后，并不能完全消除關(guān)系模式中的各種異常情況和數(shù)據(jù)冗余。 BC范式（BCNF）n 設(shè)關(guān)系模式RU，F(xiàn)∈1NF，如果對(duì)于R的每個(gè)函數(shù)依賴X→Y，若Y不屬于X，則X必含有候選碼，那么R∈BCNF。若R∈BCNF n 每一個(gè)決定屬性集（因素）都包含（候選）碼n R中的所有屬性（主，非主屬性）都完全函數(shù)依賴于碼n R∈3NF（證明）n 若R∈3NF 則 R不一定∈BCNFSTJ∈3NFn (S，J)和(S，T)都可以作為候選碼n S、T、J都是主屬性STJ\∈BCNFn T→J，T是決定屬性集，T不是候選碼解決方法：將STJ分解為二個(gè)關(guān)系模式： SJ(S，J) ∈ BCNF， TJ(T，J)∈ BCNF 沒有任何屬性對(duì)碼的部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴3NF與BCNF的關(guān)系n 如果關(guān)系模式R∈BCNF， 必定有R∈3NFn 如果R∈3NF，且R只有一個(gè)候選碼， 則R必屬于BCNF。BCNF的關(guān)系模式所具有的性質(zhì)⒈ 所有非主屬性都完全函數(shù)依賴于每個(gè)候選碼⒉ 所有主屬性都完全函數(shù)依賴于每個(gè)不包含它的候選碼⒊ 沒有任何屬性完全函數(shù)依賴于非碼的任何一組屬性 多值依賴與第四范式（4NF）一、多值依賴n 設(shè)R(U)是一個(gè)屬性集U上的一個(gè)關(guān)系模式， X、 Y和Z是U的子集，并且Z＝U－X－Y，多值依賴 X→→Y成立當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)R的任一關(guān)系r，r在（X，Z）上的每個(gè)值對(duì)應(yīng)一組Y的值，這組值僅僅決定于X值而與Z值無(wú)關(guān)n 平凡多值依賴和非平凡的多值依賴n 若X→→Y，而Z＝φ，則稱 X→→Y為平凡的多值依賴n 否則稱X→→Y為非平凡的多值依賴多值依賴的性質(zhì)（1）多值依賴具有對(duì)稱性 若X→→Y，則X→→Z，其中Z＝U－X－Y 多值依賴的對(duì)稱性可以用完全二分圖直觀地表示出來(lái)。（2）多值依賴具有傳遞性 若X→→Y，Y→→Z， 則X→→Z Y3）函數(shù)依賴是多值依