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

第1章 绪论 一、数据库的4个基本概念 1.数据（data）：

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。

2.数据库（DataBase，DB）：

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。

3.数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）：

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。

4.数据库系统（DataBase System，DBS）：

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。

二、数据库系统的特点

❖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

三、概念模型在信息世界中重要的基本概念

（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。

四、关系模型

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）

关系模型要求关系必须是规范化的，关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项，即不允许表中还有表！所有的操作都是集合操作。 五、数据库系统的结构 1.相关概念

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

2.数据库系统的三级模式结构

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。

模式与外模式的关系：一对多。外模式与应用的关系：一对多

（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

第2章 关系数据库 一、关系数据结构及形式化定义

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

1.域：域是一组具有相同数据类型的值的集合。如自然数、整数、实数等 2.笛卡尔积：笛卡尔积是域上的一种集合运算。是所有域的所有取值的一个组合，不能重复。

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

3.关系

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。

4.关系模式

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、关系的完整性

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。

1.实体完整性

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

2.参照完整性

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。

3.用户自定义完整性

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。

四、关系代数

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 }

1.选择 σ：在关系R中选择满足给定条件的诸元组，是从行的角度进行的运算

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)

2.投影 π：从R中选择出若干属性列组成新的关系，投影操作主要是从列的角度进行运算。投影之后不仅取消了原关系中的某些列，而且还可能取消某些元组（避免重复行）

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)

3.连接 ⋈：从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组。一般的连接操作是从行的角度进行运算。自然连接还需要取消重复列，所以是同时从行和列的角度进行运算。

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

4.除 ÷：同时从行和列角度进行运算

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]

第3章 关系数据库标准语言SQL