【正文】 中存在。多值依賴的定義：設(shè)R(U)是一個(gè)屬性集合U上的一個(gè)關(guān)系模式，X, Y, 和Z是U的子集，并且Z=UXY，多值依賴XY成立當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)R的任一個(gè)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)。若XY，而Z=空集，則稱XY為平凡的多值依賴。否則，稱XY為非平凡的多值依賴。 可以看出，如果把上面的一組改為一個(gè)，那么多值依賴就變成了函數(shù)依賴。當(dāng)然一個(gè)值組成的組也是組，所以說(shuō)，函數(shù)依賴是多值依賴的特殊情況。 如下表： 課程C 教師T 參考書B 數(shù)學(xué) 鄧軍 數(shù)學(xué)分析 數(shù)學(xué) 鄧軍 高等代數(shù) 數(shù)學(xué) 鄧軍 微分方程 表中，U = C+T+B，（C,T）確定一組B,但是這組B其實(shí)與T無(wú)關(guān)，僅由C確定，所以(C,T)B。又因?yàn)門不是空集，所以(C,T)B為非平凡多值依賴。要想消除多只依賴，可以分解為：(C,T), (C,B) 對(duì)于R中的每個(gè)非平凡多值依賴XY（Y不屬于X)，X都含有候選碼，則R屬于4NF。分析：對(duì)于每一個(gè)非平凡多值依賴XY，X若含有候選碼，也就是XY，所以4NF所允許的非平凡多值依賴是函數(shù)依賴。 關(guān)系模式的分解一事一地的設(shè)計(jì)原則 模式分解的等價(jià)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)：（1）無(wú)損連接性（2）要求分解保持函數(shù)依賴。通過(guò)自然連接運(yùn)算，是否會(huì)產(chǎn)生一些原來(lái)r中沒(méi)有的組，從這個(gè)意義上講丟失信息。 關(guān)于模式分解的幾個(gè)事實(shí)（1）分解有無(wú)損連接懷和分解保持函數(shù)依賴是兩個(gè)相互獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)。（2）若要求分解具有無(wú)損連接性，那么模式分解一定可以達(dá)到BCNF。（3）若分解保持函數(shù)的依賴，那么模式分解可以達(dá)到3NF，但不一定能達(dá)到BCNF（4）若要求分解具有既具有無(wú)損連接，又操持函數(shù)的依賴，則模式分解可以達(dá)到3NF，但不一定能達(dá)到4NF。 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)過(guò)程概覽數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)6階段：需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施、數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)。設(shè)計(jì)要求：（1）結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)。滿足應(yīng)用需求，盡可能減少冗余，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。（2）行為特性設(shè)計(jì)。確定數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的行為和動(dòng)作。與傳統(tǒng)的軟件工作的區(qū)別在于：軟件工作強(qiáng)調(diào)行為特性設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫(kù)更強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)，并與行為特性的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)。 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)：反映企業(yè)信息需求的數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)，即概念模型。特點(diǎn)：（1）豐富的語(yǔ)義表達(dá)能力。（2）易于理解和交流（3）易于變動(dòng)（4）易于各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)策略：（1）自頂向下（2）自底向上（3）由里向外（4）混合策略ER設(shè)計(jì)步驟：（1）設(shè)計(jì)局部ER模型（2）設(shè)計(jì)全局ER模型。解決屬性沖突、結(jié)構(gòu)沖突、命名沖突。（3）全局ER模型的優(yōu)化。 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從概念模型導(dǎo)出DBMS可處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)庫(kù)的模式和外模式），對(duì)功能、性能、完整性和一致性約束以及數(shù)據(jù)庫(kù)可擴(kuò)充性等方面滿足客戶提出的要求。ER模型向關(guān)系模式轉(zhuǎn)換的原則是：（1）1：1聯(lián)系，可轉(zhuǎn)換成獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以和任意端實(shí)體合并。（2）1：n聯(lián)系，可以轉(zhuǎn)換成一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與N端所對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。（3）m：n聯(lián)系，轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。（4）三個(gè)或三個(gè)以上多元聯(lián)系實(shí)體轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)利用DBMS提供的方法技術(shù)，設(shè)計(jì)高效、可實(shí)現(xiàn)的物理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。內(nèi)容包括：（1）存儲(chǔ)記錄的格式設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)壓縮和代碼化，記錄“水平、垂直分割”。減少訪問(wèn)的物理代價(jià)提高數(shù)據(jù)庫(kù)性能。（2）存儲(chǔ)方法設(shè)計(jì)順序存放，平均查詢資料為關(guān)系記錄個(gè)數(shù)的1/2。散列存放，查詢次數(shù)由散列算法決定。聚簇存放，經(jīng)常用的放在一起，減少物理I/O。（3）存方法設(shè)計(jì)建立索引提高查詢效率。對(duì)數(shù)據(jù)量大，需作頻繁查詢的表建立索引。索引建立在經(jīng)常作查詢條件的屬性或?qū)傩越M上，或經(jīng)常做連接的屬性或?qū)傩越M上。 規(guī)范化理論在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可識(shí)別存在函數(shù)依賴關(guān)系的實(shí)體。檢測(cè)ER模型設(shè)計(jì)。保持高的規(guī)范化程度可以避免數(shù)據(jù)冗余，但降低規(guī)范化程序追求高查詢性能。第7章 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)概述在操作系統(tǒng)支持下，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理和控制 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的基本功能（1）數(shù)據(jù)定義功能。用DDL進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述（包括外模式、模式、內(nèi)模式），數(shù)據(jù)完整性定義，安全保密的定義，索引定義，視圖的定義。（2）數(shù)據(jù)操縱。用DML語(yǔ)言或查詢數(shù)據(jù)，檢索、插入、更新、刪除操作。（3）數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)和管理功能。（4）事務(wù)管理功能。（5）其他功能。與其他軟件通信、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、異構(gòu)等。 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的主要成分和工作流程（1）存儲(chǔ)管理器。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問(wèn)，索引的建立和管理、內(nèi)存中的緩沖區(qū)管理等。（2）查詢處理器。數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)修改。DDL編譯、數(shù)據(jù)安全性定義和安全性控制、完整性定義、查詢編譯、查詢優(yōu)化、查詢執(zhí)行。（3）事務(wù)管理器。事務(wù)管理、并發(fā)控制、日志管理和故障恢復(fù)，使之具有ACID特性。 存儲(chǔ)管理 物理存儲(chǔ)介質(zhì)簡(jiǎn)介分類：（1）高速緩沖存儲(chǔ)器。最快最貴，由硬件系統(tǒng)管理（2）主存儲(chǔ)器。CPU直接處理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。內(nèi)存、幾個(gè)G，電源或系統(tǒng)出崩潰，內(nèi)容丟失。（3）第二級(jí)存儲(chǔ)器，比主存慢，但大。如磁盤、U盤。（4）第三級(jí)存儲(chǔ)器，如磁帶、光盤，用于歸檔。磁盤存儲(chǔ)器介紹：圓盤兩面有磁性物質(zhì)上——?jiǎng)澐执诺馈蟿澐稚葏^(qū)例：每個(gè)磁盤5—10個(gè)盤片，10—20個(gè)盤面，每個(gè)面50000—100000個(gè)磁道，每個(gè)磁首數(shù)百個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)512—4096個(gè)字節(jié)。柱面。通過(guò)反轉(zhuǎn)磁性物質(zhì)磁化的方向，將信息磁化存儲(chǔ)到盤面上。磁盤控制器。磁盤訪問(wèn)時(shí)間。磁盤讀入內(nèi)存。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組織變長(zhǎng)記錄文件定長(zhǎng)記錄文件分槽頁(yè)結(jié)構(gòu)。（1）塊頭。記錄數(shù)目，塊中空閑空間的末尾處，包含記錄位置和大小的條目組成的數(shù)組。 緩沖區(qū)管理減少磁盤訪問(wèn)次數(shù)的一種方法是在內(nèi)存保留盡可能多的磁盤塊。 數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典：數(shù)據(jù)庫(kù)的描述信息，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。內(nèi)容包括：（1）關(guān)系的基本信息（2）用戶信息（3）索引的描述（4）統(tǒng)計(jì)信息 索引結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)快帶定位的附加數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為索引查找碼，搜索碼?；舅饕愋停喉樞蛩饕?、散列索引。和書的索引一樣，碼——記錄的順序一致。B樹是一種多路查找技術(shù)。利用散列函數(shù)來(lái)解釋記錄的存儲(chǔ)地址。（1）點(diǎn)查詢：順序索引和散列索引能有效支持。（2）范圍查詢：順序索引能有效支持范圍查詢，散列索引不能有效地支持范圍查詢。 查詢處理主要模塊是查詢編譯器和查詢執(zhí)行引擎。 查詢處理概述在磁盤上的存取數(shù)據(jù)的代價(jià)是最主要的代價(jià)。CPU速度的提升比磁盤速度的提升要快得多。SQL查詢的基本步驟SQL查詢→分析查詢→選擇邏輯查詢計(jì)劃→選擇物理查詢計(jì)劃→執(zhí)行計(jì)劃 語(yǔ)法分析 邏輯查詢計(jì)劃樹 物理查詢計(jì)劃樹將語(yǔ)句翻譯成代數(shù)式：Select sno,entrancegrade from student where entrancegrade500 查詢執(zhí)行查詢優(yōu)化器——查詢計(jì)劃，查詢執(zhí)行引擎——執(zhí)行查詢并輸出結(jié)果。查詢執(zhí)行的最基本動(dòng)作是關(guān)系代數(shù)運(yùn)算的執(zhí)行。方法：全表掃描、索引掃描 查詢優(yōu)化（1）合取選擇運(yùn)運(yùn)算可以分解為單個(gè)選擇運(yùn)算的順序（2）選擇運(yùn)算滿足交換率（3）一系列的投影運(yùn)算，只有最后一個(gè)是必須的，其余可以省略（4）選擇操作可以笛卡兒積相結(jié)合（5）自然連接運(yùn)算滿足交換律（6）自然連接運(yùn)算滿足結(jié)合律（7）選擇運(yùn)算對(duì)自然連接運(yùn)算具有分配律（8）投影運(yùn)算對(duì)自然連接運(yùn)算具有分配律（9）集合與并滿足交換律（10）集合的并與交滿足結(jié)合律（11）選擇運(yùn)算對(duì)并、交、差運(yùn)算具有分配律（12）投影運(yùn)算對(duì)并運(yùn)算具有分配律啟發(fā)式規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化：（1）盡可能深的將選擇推入表達(dá)式樹中。（2）盡可能深的將投影推到樹中，可以加入新的投影（3）得復(fù)消除時(shí)可以消云，或移到樹中更方全的位置（4）某些選擇可以與下面的笛卡兒積相結(jié)合以便把運(yùn)算對(duì)轉(zhuǎn)換成連接。連接次序?qū)π视绊懸埠艽?事務(wù)管理事務(wù)：構(gòu)成單一邏輯工作單元的操作集合。事物特性：（1）原子性（A），要么全做，要么不做。即不可分割（2）一致性（C），事物隔離執(zhí)行，保證數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性。（3）隔離性（I），串行地執(zhí)行事務(wù)，即要排隊(duì)執(zhí)行。（4）持久性（D），數(shù)據(jù)的改變要永久的。 故障恢復(fù)（1）事務(wù)故障。原因：邏輯錯(cuò)誤（如溢出），系統(tǒng)錯(cuò)誤（如死死鎖）解決辦法：UNDO（2）系統(tǒng)故障系統(tǒng)停止運(yùn)行，主存儲(chǔ)器內(nèi)容丟失。解決辦法：REDO（3）磁盤故障危害最大，永久性破壞數(shù)據(jù)解決辦法：備份恢復(fù)記錄更新活動(dòng)的結(jié)構(gòu)稱為日志。日志結(jié)構(gòu)：Start ——事務(wù)開(kāi)始修改前后值Commit ——事務(wù)提交Abort ——事物終止有Commit記錄，則REDO如果沒(méi)有Commit記錄，則UNDO 并發(fā)控制好處：處理器和磁盤空閑時(shí)間較少，利用率提高，縮短事務(wù)完成時(shí)間。壞處：（1）丟失更新，（2）對(duì)未提交更新的依賴。（3）不一致的分析。由DBMS完成。是多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行的正確準(zhǔn)則（1）共享鎖。只讀（2）排它鎖。即可讀，又可寫。共享鎖與共享鎖相容，與排他鎖不容。兩段封鎖協(xié)議：一事務(wù)要訪問(wèn)必須加鎖，必須等其他事務(wù)結(jié)束排他鎖。死鎖：兩個(gè)或更多的事務(wù)處理待待狀態(tài)，每個(gè)事務(wù)都等其他事務(wù)釋放鎖才可繼續(xù)執(zhí)行。造成原因，事務(wù)之間對(duì)表的相互交叉使用。解決辦法：檢測(cè)等待圖，事物回滾。第8章 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和安全性 概述集中式系統(tǒng)——客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)——WEB應(yīng)用體系結(jié)構(gòu) 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分散化和處理的自治性。特點(diǎn)：（1）每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)（2）節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作，用戶感覺(jué)如同使用自己節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)。 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)（1）不同透明層次的分布式數(shù)據(jù)管理分布透明性或網(wǎng)絡(luò)透明性：用戶從網(wǎng)絡(luò)操作細(xì)節(jié)中解脫出來(lái)，分位置透明性和命名透明性。復(fù)制透明性：數(shù)據(jù)副本存儲(chǔ)多網(wǎng)絡(luò)，用戶不知副本的存在。分片透明性：水平或垂直分割數(shù)據(jù)，用戶不必知道分片和分段的存在。（2）增加了可靠性和可用性。可靠性：連續(xù)運(yùn)行沒(méi)有故障的可能，可用性：連續(xù)可用的可能性。（3）提高了性能（4）更容易擴(kuò)充缺點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜。 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)技術(shù)（1）水平分片（2）垂直分片（3）導(dǎo)出分片（4）混合分片分片的原則：（1）完備性原則。數(shù)據(jù)必須屬于任何一個(gè)片段。（2）可重構(gòu)原則。（3）不相交原則。數(shù)據(jù)分片之間不重疊。復(fù)制會(huì)增強(qiáng)數(shù)據(jù)可用性，可改善檢索性能。但會(huì)急劇下降更新操作效率。 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中的查詢處理分面式數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢代價(jià)是網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的代價(jià)。代價(jià)最高的操作方式是連接和并操作。通常用半連接操作，減少查詢數(shù)據(jù)傳輸。 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的并發(fā)控制與集中式相比，問(wèn)題：（1）處理數(shù)據(jù)項(xiàng)的多個(gè)副本（2）分布式提交（3）分布式死鎖（3）其他。單個(gè)站點(diǎn)故障、通信鏈路故障。識(shí)別副本：為數(shù)據(jù)項(xiàng)指定的一個(gè)特定的副本。（1）主站技術(shù)。單位個(gè)主站點(diǎn)指派為數(shù)據(jù)項(xiàng)的協(xié)調(diào)者站點(diǎn)。存加鎖和解鎖請(qǐng)求，釋放鎖之前更新數(shù)據(jù)項(xiàng)的所有副本。（2）主副本技術(shù)。各站點(diǎn)間鎖協(xié)調(diào)，只負(fù)責(zé)該站點(diǎn)上的數(shù)據(jù)項(xiàng)鎖任務(wù)。每個(gè)副本維護(hù)他自己的鎖，如果請(qǐng)求加鎖的事物被大多數(shù)副本授于鎖，那么它將持有鎖，并告之所有副本已經(jīng)被授予了鎖，如果在穩(wěn)定周期沒(méi)有接到投票，那么放棄該鎖。 分布式恢復(fù)站點(diǎn)X向站點(diǎn)Y發(fā)消息，期待Y響應(yīng)，沒(méi)收到消息：（1）通信故障（2）Y站點(diǎn)失效（3）Y站點(diǎn)已經(jīng)運(yùn)行并且發(fā)出了響應(yīng)，但響應(yīng)沒(méi)有傳輸?shù)秸军c(diǎn)X 客戶機(jī)/服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu) 客戶機(jī)/服務(wù)器計(jì)算模式數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器接收客戶機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并將結(jié)果返回客戶機(jī)。查詢服務(wù)器+事務(wù)服務(wù)器=SQL服務(wù)器與DBMS的連接方法：（1）開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)互聯(lián)ODBC標(biāo)準(zhǔn)。（2）面向Java程序語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，JDBC。 面向WEB應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)客戶機(jī)——應(yīng)服服務(wù)器——數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器表示層——業(yè)務(wù)邏輯層——數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)層 面向WEB應(yīng)用的軟件開(kāi)發(fā)客戶機(jī) HTTP協(xié)議 WEB 服務(wù)器 數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)中間件 數(shù)據(jù)庫(kù) —————— ——————————瀏覽器 服務(wù)器 擴(kuò)展程序 服務(wù)器四部分：客戶機(jī)瀏覽器，WEB服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。（1）基于構(gòu)件方式（2）基于腳本方式數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器包含了HTTP服務(wù)器。 安全數(shù)據(jù)庫(kù)以及數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性 數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題概述安全機(jī)制分兩類：（1）自主安全機(jī)制。用戶授權(quán)方式。（2）強(qiáng)制安全機(jī)制。將數(shù)據(jù)分安全級(jí)別，再將角色分安全級(jí)別，制定對(duì)應(yīng)訪問(wèn)措施。措施有：訪問(wèn)控制（設(shè)置密碼）、推理控制（禁止訪問(wèn)匯總數(shù)據(jù)）、流控制（權(quán)限再授流動(dòng)）和加密（數(shù)據(jù)密鑰加密）。數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（DBA）權(quán)限：（1）創(chuàng)建賬戶（2）權(quán)限授予（3）權(quán)限收回（4）安全級(jí)別指定（用戶賬戶）、用戶賬戶和數(shù)據(jù)審計(jì)。 基于授予收回權(quán)限的自主訪問(wèn)控制（1）賬戶級(jí)。CR