数据库系统原理

数据库概念

基本概念

数据：描述数据的符号。
- 记录：计算机表示或存储数据的一种格式或一种方法。
数据库 (DB)：
- 概念：长期储存、有组织、可共享、大量数据集合
- 基本特征：
  - 数据按一定的数据模型组织、描述和储存
  - 可为各种用户共享
  - 冗余度较小
  - 数据独立性较高
  - 易扩展
  - 可共享
数据库管理系统 (DBMS)
数据库系统 (DBS) = 数据库+数据库管理系统（和应用开发工具）+应用程序+数据库管理员

数据库的发展阶段

阶段	人工管理	文件系统	数据库系统
数据保存	不保存	长期保存	长期保存
数据管理者	人工管理	文件系统	数据库管理系统
面向对象	某一程序	某一应用	现实世界
共享程度	无	差	高
冗余程度	很大	大	低
独立性	无	差	强
结构化	无	记录内有，无整体结构化	整体结构化
控制	应用程序自己控制	应用程序自己控制	由数据库管理系统控制

数据库系统的优点

整体数据的结构化（整个企业、整个数据） 这是本质区别
共享度高、冗余度低、易扩充
数据独立性高
数据库管理系统统一管理和控制数据

数据的独立性、安全性和完整性

数据独立性

物理独立性：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。
逻辑独立性：用户的应用程序与数据库的 逻辑结构 是相互独立的。

数据安全性

概念：保护数据防止不合法使用导致：
- 数据泄密
- 数据破坏
存取控制：
- 自主存取控制：GRANT 语句，用户灵活控制
- 强制存取控制：对数据库对象标以保密级别，每个用户授权相应级别的许可证
保密级别：TS(绝密)>=S(机密)>=C(可信)>=P(公开)

数据完整性

正确性、有效性、相容性

数据模型

两类模型

第一类：

概念模型

第二类：

逻辑模型：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象数据模型、对象关系数据模型、半结构化数据模型
物理模型

组成要素

数据结构
数据操作
数据的完整性约束条件

三层模式

模式

模式是对数据库全体数据逻辑结构和特征的描述
模式相对稳定，实例相对变动

三层模式结构

结构	SQL 结构	介绍
外模式	基本表、视图	数据库用户看见的局部数据的逻辑结构和特征，针对应用程序
模式	基本表	全体数据的逻辑结构和特征，所有用户的公共数据视图
内模式	存储文件	数据库内部组织数据的方式，一个数据库只有一个内模式

模式映像

外模式/模式映像：修改模式可以让外模式保持不变，保证了数据与应用程序的 逻辑独立性
模式/内模式映像：修改内模式可以让模式保持不变，保证了数据与程序的 物理独立性

SQL

功能

数据查询
数据操纵
数据定义
数据控制

结构

基本表：一个关系对应一个基本表
存储文件：一个或多个基本表、索引对应一个存储文件
视图：从一个或多个基本表中导出的虚表，存储文件不存放其数据，用户可以在视图上继续定义视图。

视图的作用

简化操作
多角度看数据
保护机密数据
更清晰的表达查询

关系数据库理论

基本概念

关系：一张二维表，准确的定义：集合 $D_1...D_n$ $D_{1} . . . D_{n}$ 笛卡尔积的子集, n 称为目或度。
- 关系的表示: 关系名(属性名1, 属性名2, ...)，主键用下划线标示，外键用波浪线标示 。
元组：表中的一行，行的次序可任意交换。
属性：表中的一列；每一列的分量数据类型相同，来自同一个域（同质性）；列的次序可任意交换。
码：唯一确定元组的某个属性组
候选码：唯一确定元组的某个属性组，但其子集不能；任意两个候选码不能取相同的值。
主码：从多个候选码中选定一个
主属性：候选码中的属性
域：具有相同数据类型的值的集合，不同的列可来自同一个域。
分量：元组的一个属性值，取原子值，不可再分。
关系数据库的型：关系数据库模式，对关系数据库的描述
关系数据库：关系数据库模式在某一时刻对应关系的集合

关系完整性

实体完整性：主码不相同、主码不为空
参照完整性：外码等于某个元组的主码值、外码为空
用户定义的完整性：具体数据的要求

关系代数

介绍

传统的集合运算：并、交、差、笛卡尔积
专门的关系运算：选择、投影、连接、除

选择

从关系中选择某些行： $\sigma_{条件}(R)$

投影

从关系中选择某些列： $\Pi_{列1,列2}(R)$

连接

连接：从关系 R、S 中选择 A 和 B 满足条件 $\theta$ 的元组，其中 A 是 R 中的一个属性组，B 是 S 中的一个属性组， $⋈_{A \theta B}(R,S)$
等值连接：选取属性值相等的元组， $⋈_{A = B}(R,S)$
自然连接：比较的分量同名+去除重复列 $⋈(R,S)$
悬浮元祖：连接过程中因不满足连接条件被舍弃的元组
外连接：留住悬浮元组，悬浮元组的其他值填充为 NULL
左外连接：留住左边的悬浮元组
右外连接：留住右边的悬浮元组

除

关系 A 除以关系 B 得到关系 C，则关系 C 中包含所有在 A 中不在 B 中的属性及其值，且 B，C 的元组组合均在 A 中

除运算通常用于解决“选择了所有**的人”这样的问题。

理解除运算

SC 表:

StudentId	CourseId
1	1
1	2
1	3
2	1
3	1
1	2

建立一个临时表 C：

CourseId
1
2

那么 $SC \div C$ 得到：

StudentId
1
3

也就是选择了 1 和 2 号课程的学生。

如果将除法的结果和被除关系进行笛卡尔积，那么结果：

StudentId	CourseId
1	1
1	2
3	1
1	2

可以发现这个结果是 SC 的子集。

做除法的办法：

寻找 R、S 相同的几个列 C={C1,C2,…}
将 R 按照 C 之外的列进行分组
对 S 进行投影： T= $\Pi_{C1,C2,...}(R)$
对于 R 中的每一个分组，如果出现了 T 中的所有元组，则作为除法的结果之一。
结果除掉 R、S 相同的部分

关系优化

函数依赖的概念

函数依赖：设 $R(U)$ 是属性集上的关系模式， $X,Y$ 是 U 的子集，对于 $\forall r \in R(U)$ ，不存在两个元组在 X 上的属性值相等，而在 Y 上的属性值不等，则称 X 函数确定 Y，即 $X \rightarrow Y$
- 例子： $账号 \rightarrow 密码$ ，其中账号是唯一的，否则不是函数依赖
平凡函数依赖： $X \rightarrow Y,Y \in X$
- 例子： $(学号,课程号) \rightarrow 学号$
非平凡函数依赖： $X \rightarrow Y,Y \not\in X$
- 例子： $(学号,课程号) \rightarrow 成绩$
$X \rightarrow Y,Y \rightarrow X$ ，则 $X \leftarrow\rightarrow Y$
若 Y 不函数依赖于 X，则 $X \not\rightarrow Y$
若 $X \rightarrow Y$ ，且对于任意的 X 的真子集 $X'$ , $X' \not\rightarrow Y$ ，则称 Y 对 X 完全函数依赖，记为 $X \overset{F}{\rightarrow} Y$
- 例子： $(学号,课程号, 成绩) \rightarrow 成绩$ 不是完全函数依赖，因为 $(学号,课程号) \rightarrow 成绩$ ；
- 例子： $(学号,课程号) \rightarrow 成绩$ 是完全函数依赖，因为少了任意一个都不能决定成绩
若 $X->Y$ ，但是 $Y$ 不完全函数依赖于 $X$ ，则 Y 对 X 部分函数依赖，记为 $X \overset{P}{\rightarrow} Y$
若 $X->Y (Y \not\subseteq X)$ ,且 $Y \not\rightarrow X$ , $Y -> Z$ ，则称 Z 对 X 传递函数依赖，记为 $X\overset{传递}{\rightarrow} Z$

码

候选码： $K \overset{F}{\rightarrow} U$
- $(学号,课程号) \overset{P}{\rightarrow} (学号, 课程号, 成绩)$ ，即学号, 课程号是候选码
超码： $K \rightarrow U$ ，即候选码的超集，候选码的任何真子集一定不是超码。
主码：从候选码中选择一个
全码：整个属性组是码

范式

1NF: 分量不可再分
2NF: 无部分函数依赖（消除多余的候选码）
3NF: 消除传递依赖（将传递依赖拆分成两个）

将低范式转换成高范式的过程称为 规范化，方法是模式分解。

数据库操作

数据定义

操作对象	定义(`CREATE`)	删除(`DROP`)	修改(`ALTER`)
模式(`SCHEMA`)	`CREATE SCHEMA`	`DROP SCHEMA`
基本表(`TABLE`)	`CREATE TABLE`	`DROP TABLE`	`ALTER TABLE`
视图(`VIEW`)	`CREATE VIEW`	`DROP VIEW`
索引(`INDEX`)	`CREATE INDEX`	`DROP INDEX`	`ALTER INDEX`

模式操作

模式实际上是一个命名空间。

创建模式

CREATE SCHEMA <模式名> AUTHORIZATION <用户名> [表/视图/授权定义子句];

若省略模式名，则模式名为用户名。

删除模式

DROP SCHEMA <模式名> <CASCADE|RESTRICT>;

CASCADE：删除模式同时删除所有模式下的内容
RESTRICT: 若模式下有内容，则拒绝删除

基本表操作

定义基本表

CREATE TABLE <表名> (
  <列名> <数据类型> <完整性约束>,
  [<列名> <数据类型> <完整性约束>],
  ...,
  [<表级完整性约束>,...]
);

数据类型

数据类型	解释
int,bigint	整型
double	浮点型
char(n), varchar(n)	字符串
date,time,datetime	日期

修改基本表

ALTER TABLE <表名>
[ADD [COLUMNS] <新列名> <数据类型> [完整性约束]]
[ADD <表级完整性约束>]
[DROP COLUMN <列名> [CASCADE|RESTRICT]]
[DROP CONSTRAINT <完整性约束名> [RESTRICT|CASCADE]]
[ALTER COLUMN <列名> <数据类型>]

删除基本表

DROP TABLE <表名> <CASCADE|RESTRICT>;

CASCADE：删除表同时删除所有模式下的内容
RESTRICT: 若表下有内容，则拒绝删除

定义主键（实体完整性）

在列级上定义：

create table student (id bigint primary key, sex char(2));

在表级上定义：

create table score (
  student_id bigint,
  course_id bigint,
  score int,
  primary key (student_id, course_id)
);

添加主键后，在增加/修改数据时，自动检查其是否唯一且是否为空。

添加外键（参照完整性）

create table score (
  student_id bigint,
  course_id bigint,
  score int,
  primary key (student_id, course_id),
  constraint `FK_SCORE_STUDENT_ID` foreign key (student_id) references student(id), /*带命名的外键*/
  foreign key (course_id) references course(id), /*不带命名的外键*/
);

其中 constraint 部分是可选的，用于为完整性约束命名。

添加外键后，在增加/修改数据时，自动检查其值是否为参照列中的值，或者空。

当被参照表更新和删除时，可能破坏参照完整性，这时有一些操作可供选择：

操作	说明
`NO ACTION`	拒绝执行
`CASCADE`	当被参照列数据更新，修改本表外键；当被参照外键删除时，删除对应的元组
`SET NULL`	当被参照列信息更新/删除时，将外键设置为空

create table score (
  student_id bigint,
  course_id bigint,
  score int,
  primary key (student_id, course_id),
  foreign key (student_id) references student(id) on update cascade on delete set null, /*定义更新和删除时的逻辑*/
  foreign key (course_id) references course(id), /*不带命名的外键*/
);

添加自定义约束（用户定义的完整性）

可添加的完整性：

NOT NULL：不允许为空值
UNIQUE：列值唯一（默认可为空）
CHECK语句：检查是否满足条件表达式

create table student (
  id bigint primary key,
  name varchar(20) not null /*不允许为空*/,
  chat_token varchar(20) unique /*唯一值*/,
  sex char(2) check (sex in ('男', '女')) /* 自定义检查*/
);

在表级添加：

create table student (
  id bigint primary key,
  name varchar(20) not null /*不允许为空*/,
  chat_token varchar(20) unique /*唯一值*/,
  sex char(2), /* 自定义检查*/
  check (sex in ('男', '女'))
);

索引操作

建立索引可提高查询效率。

建立索引

CREATE [UNIQUE] [CLUSTER] INDEX <索引名>
ON <表名> (列名 <ASC|DESC>,...);

例子：

create unique index score_sid_cid
on score (student_id asc, course_id desc);

修改索引

ALTER INDEX <索引名>
RENAME TO <新索引名>;

删除索引

DROP INDEX <索引名>;

视图操作

创建视图

CREATE VIEW <视图名> [(列名,...)]
AS <子查询>
[WITH CHECK OPTIONS]

WITH CHECK OPTIONS 用于表示对视图增删改时保证数据满足视图中的条件。

删除视图

DROP VIEW <视图名>

行列子集视图：视图是从一个表中选择了若干行和列，此时可对视图进行增删改操作。
分组视图：带聚集函数和 GROUP BY 的视图。
视图消解：查询时，查询语句自动转换成对基本表的查询。

数据查询

数据查询的基本格式：

SELECT 列名,...
FROM 表名,...
[WHERE 条件表达式]
[GROUP BY 列名,... [HAVING] 条件表达式  ]
[ORDER BY 列表 [ASC|DESC],...]

选择列

选择全部列

select *
from student;

选择指定列

select id, name, age
from student;

选择并计算

select id, name, 2021-age
from student;

定义别名

select id, name, 2021-age birthyear
from student;

列名去重：distinct

查询学生生日select distinct 2021-age birthyear
from student;

条件判断

整数判断：<、>、= 等
确定集合： in <集合>、not in <集合>

查询出生日期在2001和2002年的学生select id, name, 2021-age birthyear
from student
where birthyear in (2001,2002);

字符匹配：like、not like、=

字符匹配符：

% 匹配任意长度的字符串，长度可为 0
_ 匹配一个字符

查询张性学生select id, name
from student
where name like '张%';

查询第二个字为华的学生select id, name
from student
where name like '_华%';

查询以下划线开头的数据select id, name
from student
where name like '\_%' escape '\'; /*定义换码字符*/

空值查询：is null、is not null

使用函数

普通函数

函数	说明
ifnull(表达式,值)	如果表达式不为空，则返回表达式的值，否则返回自定义的值

使用聚集函数

聚集函数	说明
COUNT(*)	计数（不跳过空值）
COUNT(列名)	计数（跳过空值）
SUM(列名)	求和（跳过空值）
AVG(列名)	求均值（跳过空值）
MAX(列名)	最大值（跳过空值）
MIN(列名)	最小值（跳过空值）

如果没有分组，则针对整个列，否则针对每个组的所有列。

查询平均值select AVG(grade)
from score;

分组查询

使用 group by 子句：

查询每个学生的平均值select AVG(grade)
from score
group by student_id;

having 和 where 用于筛选，其中 having 针对分组，where 针对 基本表

查询平均分及格的学生 idselect student_id
from score
group by student_id having AVG(grade) >= 60;

查询每个学生中，及格的成绩的平均数select student_id, avg(grade)
from score
group by student_id
where grade >= 60;

多表查询

在 from 子句中，可以指定多个表，如果不指定条件，则直接将两个表做笛卡尔积运算

将 score 和 student 进行笛卡尔积select *
from score, student;

在 where 指定两个表的连接条件，可以实现连接操作

将 score 和 student 进行等值连接select *
from score, student
where score.student_id = student.id;

可以将表进行自身连接，这时需要指定别名

获取评论及其父评论select *
from comment c1, comment c2
where c1.father_id = c2.id

外连接 left outer join <表名> on (连接条件):若需要保存悬浮元组，则需要在 from 语句中使用 join 语句

查询所有学生的平均成绩，含没有选课的学生select student.*, ifnull(avg(score.grade), 0)
from student left outer join score on (score.student_id = student.id)
group by student.id;

嵌套查询

在 where 中嵌套 select 语句。

相关子查询：字查询使用了父查询的数据，这种查询不可以替换成连接查询。
不相关子查询：子查询可以独立作为 select 语句，这种查询可以替换成连接查询。

使用 any 谓词

谓词	说明
>ANY(子查询)	大于最小值
>ALL(子查询)	大于最大值
<ANY(子查询)	小于最大值
<ALL(子查询)	小于最小值
=ANY (子查询)	等于某个值
!=ALL(子查询)	不等于任何值

使用 exists 谓词：单独作为一个查询条件，当结果不为空则为真
使用 not exists 谓词：单独作为一个查询条件，当结果为空则为真

集合查询

union 并集
intersect 交集
except 差集

派生表查询

在 from 语句中，表名的位置可以写成另一个查询,需要定义别表别名。

数据操纵

插入

插入单条数据

INSERT INTO <表名> [(列名,...)] VALUES (值,...),...;

往学生表插入数据insert into student (name) values ('kaz'),('kitty');

插入查询结果

INSERT INTO <表名> [(列名,...)] <SELECT语句>;

插入时，列名序列可省，省略时值对应列的顺序则按建表时的列的顺序来。

更新

更新数据：

UPDATE <表名> SET <列名>=表达式,... [WHERE 条件表达式];

这个命令会将所有满足条件的数据进行更新，如果没有 where 语句，则会修改所有的元组。

学生年龄加一update student set age=age+1;

删除

删除数据：

DELETE FROM <表名> [WHERE 条件表达式];

这个命令会将所有满足条件的数据进行 s 删除，如果没有 where 语句，则会删除所有数据。

空值处理

出现空值的情况

不知道
不存在
无意义

空值运算

空值的算术运算结果为空值，比较运算为未知(Unknown)。

未知U和真T、假F的次序为： T > U > F。
或运算取较高次序;与运算取较低次序;非运算 TF反转，U还是 U。
条件运算中只有值为 True 才成立

数据控制

授权操作

权限

类型	权限
模式（表、模式、视图、索引）	CREATE SCHEMA/TABLE/VIEW/INDEX,ALTER TABLE
数据（表、视图、属性列）	SELECT/INSERT/UPDATE/DELETE(属性列无)/REFERENCES/ALL PRIVILEGES

授权用户

GRANT 权限,...
ON <对象类型> <对象名>,...
TO <用户>,...
[WITH GRANT OPTION];

WITH GRANT OPTION 表示用户可以继续授权权限给其他人。

取消授权

REVOKE 权限,...
ON <对象类型> <对象名>,...
FROM <用户>,...
[CASCADE|RESTRICT];

创建数据库模式的权限

CREATE USER <用户名>
[WITH [DBA|RESOURCE|CONNECT]];

权限	DBA	RESOURCE	CONNECT(默认)
创建用户	√	×	×
创建模式	√	×	×
创建基本表	√	√	×
创建视图	√	√	×
查询和操纵数据	√	√	√(有权限才行)

角色操作

创建角色

CREATE ROLE <角色名>;

角色可以和用户一样进行操纵授权，也可以将角色作为权限授权给用户。

数据库编程

过程化 SQL

变量定义

<变量名> <数据类型> [NOT NULL] [:= <初值>]

常量定义

<变量名> <数据类型> CONSTANT := <初值>

赋值语句

<变量名>:=<值>
SET <变量名>=<值>

条件判断

IF <条件> THEN
...
END IF

IF <条件> THEN
...
ELSE
...
END IF

循环

LOOP
...
BREAK
END LOOP

WHILE-LOOP

WHILE <条件> LOOP
...
BREAK
END LOOP

FOR-LOOP

FOR count IN [REVERSE] low..high LOOP
...
END LOOP

low 为下界，high 为上界（到不了）
如果 reverse 则从上界开始递减，否则从下界开始递增

程序格式

DECLARE
声明部分
BEGIN
程序体
EXCEPTION
异常处理部分
END;

触发器编程

定义触发器

CREATE TRIGGER <触发器名>
[BEFORE|AFTER] <事件> [OF <属性列>] ON <表名> /*定义触发时机*/
[REFERENCING <NEW|OLD> <ROW|TABLE> AS <变量名>,...] /*引用变量*/
[FOR EACH <STATEMENT|ROW>] /*定义类型*/
[WHEN <条件>]  /*定义条件*/
<程序体>;  /*程序体*/

FOR EACH <STATEMENT|ROW>：定义行级(程序体针对每一行)/语句级(程序体针对每一次语句)触发器
语句级触发器可以程序体使用 old 和 new。

删除触发器

DROP TRIGGER <名称> ON <表名>;

存储过程和函数

存储过程经过优化，运行效率高，降低通信量。

创建存储过程（没有返回值）

CREATE OR REPLACE PROCEDURE <名称> ([IN|OUT] <参数名> <类型>,...) AS
<程序体>;

创建函数（有返回值）

CREATE OR REPLACE FUNCTION <名称> (<参数名> <类型>,...) RETURNS <类型> AS
<程序体>;

执行存储过程/函数

CALL PROCEDURE <名称> (<参数名>,...);

删除存储过程

DROP PROCEDURE <名称>;

数据库系统

事务

介绍

事务：一个数据库操作序列，要么全做，要么全不做
事务基本语句

语句	说明
`begin transaction`	开启事务
`commit`	提交事务
`rollback`	回滚事务

ACID 特性

原子性(Atomicity)：要么全做，要么全不做
一致性(Consistency)：事务的结果是从一个状态到另一个状态，而不是中间状态
隔离性(Isolation)：一个事务不能被另一个事务干扰
持续性(Durability)：事务提交后，对数据库的改变是永久的

故障恢复

事务内部故障

由于事务未完成，回滚就行

系统故障

已提交的事务：重做
未完成事务：回滚
已回滚的事务：不管

最终结果只看重做的事务

并发控制

三大问题

丢失修改：（同读写）两个或多个事务同时读取并修改同一数据，结果数据只修改了一次
读脏数据：（写读撤）数据在第一个事务被修改，第二个事务读取后，第一个事务回滚
不可重复读：（读后写）一个事务读了一个数据，另外一个事务修改了这个数据，结果导致实际值与读取值不一致

解决方案

封锁、时间戳、乐观控制法、多版本并发控制

封锁

排他锁（写锁,X 锁）：
- 加锁事务可读写对象
- 其他事务不可读写对象
共享锁（读锁,S 锁）：
- 其他事务可读（加 S 锁）
- 其他事务写入（加 X 锁）需等待加速事务撤锁
- 加锁事务可读对象
- 加锁事务如需写对象，需要再加 X 锁

三级封锁协议

graph TB
O(一级协议)
S(二级协议)-->O
T(三级协议)-->O

一级协议
- 定义：修改前 加 X 锁，提交或回滚时 解锁
- 解决：丢失修改
二级协议
- 定义：一级协议+ 读取前 加 S 锁，读完时 解锁
- 解决：丢失修改、读脏数据
三级协议
- 定义：一级协议+ 读取前 加 S 锁，提交或回滚时 解锁
- 解决：丢失修改、读脏数据、不可重复读

二级和三级协议都是在一级协议基础上增加的，而不是层层增加

活锁和死锁

活锁：
- 概念：某个事物一直在等待
- 解决：先来先服务
死锁：
- 概念：两个事务分别封锁数据，又互相请求被另外事务封锁的数据，结果两个事务互相等待
- 预防：一次封锁法（一次性加锁数据，但降低并发度）、顺序封锁法（规定数据的封锁顺序，但数据庞大、难以维护）
- 诊断：超时法（超出时间）、等待图法（出现回路）
- 解除：撤销代价最小的事务

并发调度

当并发结果与某一个串行序列执行的结果相同时，并发结果就是对的。这称为 可串行化 调度。
可能冲突的调度：其执行次序不能交换。若该调度可串行化，则称为 冲突可串行化 调度。
- $R_i(x)$ 和 $W_j(x)$
- $W_i(x)$ 和 $W_j(x)$
两段锁协议：事务分为两个阶段，这两个阶段只关注加解锁的顺序，不关注其他语句的顺序
- 拓展阶段：事务只能申请获得锁，但不能解锁
- 收缩阶段：事务只能解锁，但不能解锁
- 符合两段锁协议的所有事务都是 可串行化 的。
调度书写格式：
- 事务：用一个泳道表示
- 读数据：Y=R(X)=结果，结果存入临时变量 Y
- 写数据：先对 X 赋值 X=Y+1，再进行写入 W(X)
- Slock X ：对 X 加读锁
- Xlock X ：对 X 加写锁
- Unlock X ：解锁 X

一个调度书写示例：

T1
Slock B
Y=R(B)=2
Unlock B
Xlock A
A=Y+1=3
W(A)
Unlock A

数据库设计

基本流程

需求分析
概念设计：E-R 图
逻辑设计：关系模式
物理设计
数据库实施
运维

概念结构设计

基本概念

实体：客观存在、相互区别的事物
属性：实体所具有的某一特性
码：唯一标识实体的属性集
实体型：实体的类型
实体集：同类型实体的集合

实体-联系图

矩形：实体型
椭圆形：属性
联系：菱形

E-R 图案例：

实体的联系

一对一(1:1)：一个班 A 只能有一个班长 B，一个班长只能在一个班
一对多(1:n)：一个班 A 有很多学生 B，一个学生只能在一个班
多对多(m:n)：一门课 A 有很多学生 B 选，一个学生可以选多门课

一对一联系实例：

graph TB
MONITOR[学生] --1--- RE{班长}--1---CLS[班级]

一对多联系实例：

graph TB
MONITOR[学生]--1--- RE{成员}--n---CLS[班级]

多对多联系实例：

graph TB
MONITOR[学生]--m--- RE{选课} --n---CLS[课程]
RE{选课}

逻辑结构设计

E-R 图转换成模式

一对一关系：转换成独立关系，或者在任意一端添加外键
一对多关系：转换成独立关系，或者多端添加外键
多对多关系、三个实体型及以上之间的联系：转换成独立关系
相同码之间的关系可合并

模型优化

不是规范化程度越高，关系越优，因为关系模式太多会降低效率。
水平分解：将用的多的数据分解出来
垂直分解：把属性分解成若干个关系