目录
第1章 绪论
一、数据库的4个基本概念
二、数据库系统的特点
三、概念模型在信息世界中重要的基本概念
四、关系模型
五、数据库系统的结构

第2章 关系数据库
一、关系数据结构及形式化定义
二、数据库系统的特点
三、关系的完整性
四、关系代数
第3章 关系数据库标准语言SQL
一、数据的定义
二、查询Query
第4章 数据库安全性
一、安全标准</a
二、数据库安全性控制
三、试图机制
四、数据加密
第5章 数据库完整性
一、三大完整性
二、触发器（trigger） 存储过程

数据是数据库中存储的基本对象。描述事物的符号记录称为数据。数据的解释是指对数据含义的说明，数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。

数据库时长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。

数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。数据库管理系统提供的语言功能：数据定义语言DDL、数据操纵语言DML。

数据库系统是由数据库、数据库管理系统（及其应用开发工具）、应用程序和数据库管理员组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。一般简称数据库系统为数据库。

❖数据结构化
结构化是指数据以结构方式存储（字段名，记录组成的二维表）；而不是以文本（无结构）、HTML（半结构化）等方式存储

❖数据的共享性高，冗余度低且易扩充

❖数据独立性高
❖物理独立性
◼ 指用户的应用程序与数据库中数据的物理存储是相互独立的。即：当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。
❖逻辑独立性
◼ 指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。即：数据的逻辑结构改变了，应用程序不用改变。

❖数据由DBMS统一管理和控制

（1）实体：客观存在并可相互区别的事物称为实体（ 可以是具体的人、事、物或抽象的概念）
（2）属性：实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个属性来刻画。
（3）码：唯一标识实体的属性集称为码。如学号是学生实体的码。
（4）实体型：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型。如学生（学号，姓名，性别，院系，出生年月）。
（5）实体集：同一类型实体的集合称为实体集。如全体学生。
（6）*实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系。有一对一，一对多，多对多等类型。

关系模型由一组关系构成，每个关系的数据结构是一张规范化的二维表。下面是相关术语。

• 关系：一个关系对应通常说的是一张表。
• 元组：表中的一行即为一个元组，也就是一个实体。
• 属性：表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即为属性名。
• 码：也称为码键。表中的某个属性组，可以唯一确定一个元组。
• 域：是一组具有相同数据类型的值的集合。属性的取值范围来自某个域
• 分量： 元组中的一个属性值
• 关系模式： 对关系的描述，一般表示为 关系名（属性1，属性2，···，属性n）

型（Type）： 对某一类数据的结构和属性的说明
值（Value）： 是型的一个具体赋值
❖模式（Schema）
◼ 数据库逻辑结构和特征的抽象描述
◼ 是型的描述，不涉及具体值
◼ 反映的是数据的结构及其联系
◼ 模式是相对稳定的
❖实例（Instance）
◼ 模式的一个具体值
◼ 反映数据库某一时刻的状态
◼ 同一个模式可以有很多实例
◼ 实例随数据库中的数据的更新而变动

数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式 、模式和 内模式三级构成，如图所示

（1）模式（也称逻辑模式）
是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。
一个数据库只有一个模式。是数据库系统模式结构的中间层
（2）外模式（也称子模式或用户模式）
是用户使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。
介于模式与应用之间。

（3）内模式（也称存储模式）
是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。一个数据库只有一个内模式

关系：
单一的数据结构
现实世界的实体及实体间的各种联系均用关系来表示
二维表： 逻辑结构

给定一组域D1，D2，…，Dn，允许其中某些域是相同的。 D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为：
D1×D2×…×Dn ＝ ｛（d1，d2，…，dn）｜diDi，i＝1，2，…，n｝

例如：
假设集合A={a, b}，集合B={0, 1, 2}，
则两个集合的笛卡尔积：
A×B={(a, 0), (a, 1), (a, 2), (b, 0), (b, 1), (b, 2)}

笛卡尔积中每一个元素（d1，d2，…，dn）叫作一个n元组（n-tuple）或简称元组。
例如：在A×B={(a, 0), (a, 1), (a, 2), (b, 0), (b, 1), (b, 2)}中，(a, 0), (a, 1) 等 都是2元组

笛卡尔积元素（d1，d2，…，dn）中的每一个值di 叫作一个分量
例如：a,b,0,1等都是分量

基数：若Di（i＝1，2，…，n）为有限集，其基数为mi（i＝1， 2，…，n），则D1×D2×…×Dn的基数M为：
例如：集合A={a, b}基数为2，集合B={0, 1, 2}基数为3， A×B={(a, 0), (a, 1), (a, 2), (b, 0), (b, 1), (b, 2)}的基数为2×3=6

关系是一个二维表。表的每行对应一个元组，表的每列对应一个属性。

❖ 候选码：
若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为候选码。简单的情况：候选码只包含一个属性。最极端的情况：所有属性组是候选码，称为全码（第六章详解 P186）
❖ 主码：
若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码
❖ 主属性：
候选码的诸属性称为主属性。不包含在任何侯选码中的属性称为非主属性或非码属性。

关系的三种类型：基本关系（通常又称为基本表或基表）、查询表和视图表。

关系的描述称为关系模式。表示为R(U, D, DOM, F)。

R 关系名
U 组成该关系的属性名集合
D U中属性所来自的域
DOM 属性向域的映象的集合
F 属性间数据的依赖关系的集合
（数据依赖将在第六章详细叙述）

例:导师（SUPERVISOR）和研究生（POSTGRADUATE）出自同一个域——人（PERSON），在模式中定义属性向域的映象，说明它们分别出自哪个域：

DOM（SUPERVISOR） = DOM（POSTGRADUATE） = PERSON 123二、关系操作

❖ 常用的关系操作
◼ 查询：
选择、投影、连接、除、并、差、交、笛卡尔积
（选择、投影、并、差、笛卡尔基是5种基本操作） 【 2.4节关系代数详细讲解这部分内容】
◼ 更新：插入、删除、修改

三大完整性原则分别是：实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性。

若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值。可以简单记忆为：主属性不能为空

关系间的引用
比如：学生实体、专业实体（主码用下划线表示）。学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄），专业（专业号，专业名）。这个例子中： 学生关系引用了专业关系的主码 “专业号”，学生关系中的 “专业号”值必须是 确实存在的专业的专业号。

外码（FOREIGN KEY）
设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的码（ps：码可唯一确定一个元组）。如果F与基本关系S的主码Ks相对应，则称F是R的外码，基本关系R称为参照关系（Referencing Relation），基本关系S称为被参照关系（Referenced Relation）。

参照完整性原则：
若属性（或属性组）F是基本关系R的外码它与基本关系S的主码Ks 相对应，则对于R中每个元组在F上的值必须为：
要么取空值（F的每个属性值均为空值），要么等于S中某个元组的主码值
简单记忆：外码要么为空，要么源自于被参照关系的主码。

针对某一具体关系数据库的约束条件，反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。如年龄必须是10~25岁。

一种抽象的查询语言，用对关系的运算来表达查询。

再谈笛卡尔积
❖ 严格地讲应该是广义的笛卡尔积
◼ R: n目关系，k1个元组
◼ S: m目关系，k2个元组
❖ R×S
◼ 列：（n m）列元组的集合
⚫元组的前n列是关系R的一个元组
⚫后m列是关系S的一个元组
◼ 行： k1×k2个元组（基数）
⚫R×S = {tr ts |tr R ∧ tsS }

σF® = {t|tR∧F(t)= ‘真’}
F：选择条件，是一个逻辑表达式，取值为“真”或“假”
查询信息系（IS系）全体学生。
σSdept = ‘IS’ (Student)

πA® = { t[A] | t R } A：R中的属性列
查询学生关系Student中都有哪些系。去掉了重复的
πSdept(Student)

R连接符号 条件 S = { | tr  R ∧ ts S ∧ tr[A]θts[B] }

❖两类常用连接运算
◼ 等值连接（equijoin）
⚫ θ为“＝”的连接运算称为等值连接
⚫从关系R与S的广义笛卡尔积中选取A、B属性值相等的那些元组，即等值连接为：
◼自然连接（Natural join）
⚫自然连接是一种特殊的等值连接
➢两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组
➢在结果中把重复的属性列去掉
⚫自然连接的含义
❖悬浮元组（Dangling tuple）
◼ 两个关系R和S在做自然连接时，关系R中某些元组有可能在S中不存在公共属性上值相等的元组，从而造成R中这些元组在操作时被舍 弃了，这些被舍弃的元组称为悬浮元组。
❖外连接（Outer Join）：如果把悬浮元组也保存在结果关系中，而在其他属性上，填空值(Null)，就叫做外连接
◼ 左外连接(LEFT OUTER JOIN或LEFT JOIN)
⚫ 只保留左边关系R中的悬浮元组
◼ 右外连接(RIGHT OUTER JOIN或RIGHT JOIN)
⚫ 只保留右边关系S中的悬浮元组

象集：给定一个关系R（X，Z），X和Z为属性组。 当t[X]=x时，x在R中的象集（Images Set）为：Zx={t[Z]|t R，t[X]=x}，它表示R中属性组X上值为x的诸元组在Z上分量的集合（t[X]表示元组t中相应于属性X的一个分量）
给定关系R (X，Y) 和S (Y，Z)，其中X，Y，Z为属性组。元组在X上分量值x的象集Yx包含S在Y上投影的集合，记作：
R÷S={tr[X]|trR∧πY(S)Yx} Yx：x在R中的象集，x = tr[X]