【数据库管理不求人】：专升本核心考点全解析！

 参考资源链接：[2021广东专插本计算机基础真题及答案解析](https://wenku.csdn.net/doc/3kcsk8vn06?spm=1055.2635.3001.10343) # 1. 数据库管理基础概念 ## 1.1 数据库管理系统（DBMS）简介 数据库管理系统（DBMS）是处理和存储数据的软件应用程序，它允许用户和应用程序创建、查询和更新信息。DBMS的出现极大地促进了数据的有效管理，支持数据的结构化存储，以及高效的数据访问和维护。 ## 1.2 数据库的种类和应用 数据库主要分为两类：关系型数据库（RDBMS）和非关系型数据库（NoSQL）。关系型数据库如MySQL, PostgreSQL, Oracle等，以表格形式存储数据，强调严格的结构和数据一致性。而NoSQL数据库，例如MongoDB, Cassandra等，更适用于大规模数据集和灵活的数据模型，适用于大数据和实时Web应用。 ## 1.3 数据库管理的关键活动 数据库管理的关键活动包括数据建模、数据规范化、数据库设计、数据安全和备份恢复等。通过这些活动，管理者可以保证数据的完整性、可用性和安全性，确保数据能够高效地服务于业务需求。 接下来的章节将进一步详细探讨关系型数据库和非关系型数据库的具体特点、数据库语言的核心语法，以及数据库设计理论等进阶话题。 # 2. 关系型数据库管理系统（RDBMS）详解 关系型数据库管理系统（Relational Database Management System，RDBMS）是当今IT行业不可或缺的组成部分，它们通过标准化的结构存储、管理、查询和更新数据。RDBMS以关系模型为基础，其中的数据和关系被严格定义，保证了数据的一致性和完整性。在本章节中，我们将详细探索关系型数据库的特点、组成、SQL语言的核心语法，以及关系数据库的设计理论。 ## 2.1 关系型数据库的特点和组成 关系型数据库由数据模型和数据表构成，而关键字、索引和约束是用来确保数据的规范性和效率的重要工具。 ### 2.1.1 数据模型与数据表 数据模型是数据结构的抽象，定义了数据在数据库中的组织方式。在关系型数据库中，数据模型采用二维表格形式，每张表都有固定的列（字段），代表数据的属性，而行（记录）则包含对应的实际数据。 表的结构是通过数据定义语言（DDL）来创建和修改的，DDL允许我们定义表的结构，包括添加、删除或修改表的列。DDL操作是数据库管理员日常工作的基础。 ### 2.1.2 关键字、索引和约束 关键字（如主键、外键）用来唯一标识表中的每条记录或建立表之间的关联。索引用来加快数据的查询速度，尤其是对于大型表非常关键。索引类似于书籍中的目录，它帮助数据库系统快速定位数据。 约束用于确保数据的准确性与完整性，常见的约束类型包括主键约束、唯一约束、外键约束、非空约束和检查约束等。它们帮助维持数据库结构的稳定性，并防止不合法的数据被输入。 ## 2.2 SQL语言的核心语法 SQL（Structured Query Language）是用于管理关系型数据库的标准语言。它分为数据定义语言（DDL）、数据操纵语言（DML）和数据控制语言（DCL）。 ### 2.2.1 数据定义语言(DDL)的基本操作 DDL包括创建表、修改表结构和删除表等操作。以下是一个DDL的简单示例： ```sql -- 创建表 CREATE TABLE Employees ( ID INT PRIMARY KEY, FirstName VARCHAR(50), LastName VARCHAR(50), BirthDate DATE, Salary DECIMAL(10, 2) ); -- 修改表结构 ALTER TABLE Employees ADD COLUMN MiddleName VARCHAR(50); -- 删除表 DROP TABLE Employees; ``` 以上代码块展示了如何使用DDL创建一个员工表，向其中添加一个中间名字段，并且最终删除这个表。DDL操作会改变数据库的结构，因此在执行这些操作之前应该小心谨慎，以避免数据丢失。 ### 2.2.2 数据操纵语言(DML)的实际应用 DML用于对数据库表中的数据进行增加、修改、删除和查询的操作。以下是DML的一些常用命令： ```sql -- 插入数据 INSERT INTO Employees (ID, FirstName, LastName, BirthDate, Salary) VALUES (1, 'John', 'Doe', '1985-01-01', 50000); -- 更新数据 UPDATE Employees SET Salary = Salary + 5000 WHERE ID = 1; -- 删除数据 DELETE FROM Employees WHERE ID = 1; -- 查询数据 SELECT * FROM Employees; ``` 以上代码块演示了如何通过DML向表中插入数据，如何更新和删除数据以及如何查询表中的数据。这些操作是日常数据库管理工作中最为频繁的。 ### 2.2.3 数据控制语言(DCL)的权限管理 DCL用于管理数据库用户的权限，以及设置对象的访问控制。通过DCL可以定义谁可以执行哪些操作。以下是DCL的使用示例： ```sql -- 授予权限 GRANT SELECT, INSERT, UPDATE ON Employees TO User1; -- 撤销权限 REVOKE UPDATE ON Employees FROM User1; ``` 在上述示例中，我们允许User1对Employees表有读取、插入和更新的权限，然后撤销了User1的更新权限。DCL确保数据库的数据安全和正确性。 ## 2.3 关系数据库的设计理论 关系数据库设计理论提供了一组用于创建良好结构化数据库的标准和规则，主要以范式理论为基础。 ### 2.3.1 范式理论及其应用 范式是关系型数据库设计的一系列标准，用于减少数据冗余和提高数据完整性。最常使用的范式包括第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）以及巴斯-科德范式（BCNF）。 以第一范式（1NF）为例，它要求数据库的每一列都是不可分割的基本数据项，即表中的每个字段值都是原子值，不可再分。 ```mermaid graph TD; A[范式理论] --> B[第一范式(1NF)] A --> C[第二范式(2NF)] A --> D[第三范式(3NF)] A --> E[巴斯-科德范式(BCNF)] ``` ### 2.3.2 数据库规范化实例分析 规范化是将非规范化的关系数据库设计通过一系列规范化过程转换为规范化数据库的过程。它包括对数据表进行分解，消除不必要的数据重复，以及减少更新异常。 考虑一个未规范化的“学生-课程”关系，可能存在多个课程字段，每一个课程对应一个成绩。这种设计违反了1NF，因为它包含重复的字段组。规范化过程会将这个关系分解为两个表：一个是学生表，另一个是课程表，学生表包含成绩的外键。 在规范化过程中，我们可以遵循一些基本原则和实践，以确保数据的一致性和减少数据冗余： 1. 确保每个属性都是原子性的。 2. 为每个关系设计主键。 3. 避免存储派生数据。 4. 当数据表间存在多对多关系时，创建关联表。 5. 确保关系的每一列都有清晰的含义，避免模糊的数据。 通过这样的设计，可以保证数据的规范性，提高查询效率，减少数据冗余。 以上就是对关系型数据库管理系统（RDBMS）的详细介绍，从其特点和组成开始，然后深入探讨了SQL语言的核心语法，最后分析了关系数据库的设计理论。这些知识点构成了关系型数据库管理的基础，并为接下来的数据库系统优化与安全提供了理论基础。 # 3. 数据库系统优化与安全 ## 3.