数据库系统概念第六版习题精讲：15天快速成为实践高手


# 摘要
本论文全面介绍了数据库系统的基础知识，深入探讨了关系数据库模型，SQL语言，以及数据库设计和规范化理论。文中详细阐述了数据库设计的步骤，函数依赖，以及规范化过程，旨在提高数据库的结构效率和性能。同时，本文还探讨了数据库的高级功能，如事务管理、安全性和完整性以及备份与恢复技术，提供了实用的实践技巧。通过对数据库系统的综合实践和案例分析，本论文旨在为数据库管理提供理论基础和实践指导，帮助设计高效、可靠的数据库系统。

# 关键字
数据库系统；关系数据库；SQL语言；函数依赖；事务管理；数据备份与恢复

参考资源链接：[《数据库系统概念》第6版习题完全解答指南](https://wenku.csdn.net/doc/1o3y630iw9?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. 数据库系统概念基础概述

数据库系统作为IT领域中的基石，其概念对于任何IT专业人士来说都是至关重要的。它不仅包括了对数据的存储、管理和处理，还涉及到确保数据的持久性、一致性和安全性。本章我们将会介绍数据库系统的基本概念，包括数据库系统的目标、特性，以及数据库系统的主要组件。

## 数据库系统的定义

数据库系统（Database System）是一个高度集成的数据管理系统，旨在实现数据的有效存储、高效检索、安全维护以及方便的数据共享。它是由数据库（数据库中存储的数据集合）、数据库管理系统（DBMS，用于创建、查询和管理数据库的软件）以及相关的应用程序和硬件设备组成。

## 数据库系统的特性

数据库系统具有以下主要特性：

1. **数据独立性**：应用与数据存储分离，数据的存储结构改变不影响应用程序。
2. **数据完整性**：确保数据的准确性和有效性，通过约束和规则实现。
3. **并发控制**：允许多个用户或应用程序同时访问数据库，而不会相互干扰。
4. **数据恢复**：在数据损坏或系统故障时，能够恢复到一致状态。
5. **安全性**：确保数据不被未授权的访问和操作。

## 数据库系统的目标

数据库系统的核心目标包括：

- **数据持久化**：将数据存储在非易失性存储介质上。
- **高效访问**：提供快速的数据检索方法。
- **最小数据冗余**：避免数据重复存储，减少存储空间浪费。
- **数据共享**：允许不同的用户和应用程序访问同一数据集。

通过本章的内容，读者将对数据库系统有一个全面的基础认知，为深入学习关系数据库模型以及后续的数据库设计、事务管理等内容打下坚实的基础。

# 2. 关系数据库模型的深入理解

关系数据库模型是目前应用最为广泛的数据库模型，它基于数学中的集合论和谓词逻辑，通过关系代数和元组关系演算等方法，支持高度结构化和形式化数据的存储、查询和管理。本章节将深入探讨关系模型的基础、SQL语言以及关系代数与元组关系演算的应用，旨在使读者能够透彻理解并能够熟练运用这些关系数据库的核心概念和技能。

## 2.1 关系模型基础

### 2.1.1 关系模型的定义

关系模型是一种用于数据表示的数学模型，它以关系（表）为基本单位存储数据。每个关系相当于一个二维表格，由行（元组）和列（属性）组成。每个关系都具有一个唯一的名称，并且每列的名称也是唯一的。关系模型可以准确地表示实体之间的关系，这使得它在处理复杂数据时具有极大的优势。

关系模型基于一系列严格的数学定义和规则，其中包括：

- 域（Domain）：一组具有相同数据类型的值的集合。
- 元组（Tuple）：关系中的一行，代表一个实体的集合。
- 属性（Attribute）：关系中的列，表示实体的一个特征。
- 关系（Relation）：元组的集合，每列的数据类型都相同，且每行数据都是唯一的。

### 2.1.2 关系的完整性约束

完整性约束是关系数据库模型中维护数据正确性和一致性的机制。它们定义了数据必须满足的条件，以确保数据的准确性和完整性。完整性约束分为三类：

- 实体完整性（Entity Integrity）：要求关系中的主键字段（Primary Key）不允许有重复值且不允许为空。
- 参照完整性（Referential Integrity）：要求外键（Foreign Key）字段的值必须是另一个关系的主键值，或者为空。这确保了数据之间的引用关系。
- 用户定义完整性（User-defined Integrity）：由数据库设计者根据具体应用的业务规则来定义的完整性规则。

这些完整性约束对于确保数据的准确性和一致性至关重要。

## 2.2 SQL语言精讲

结构化查询语言（SQL）是操作关系数据库的标准语言。它由一系列用于数据定义、数据操纵、数据控制的语句组成。SQL的强大之处在于它能够执行高度复杂的查询，并且具有良好的跨数据库系统的兼容性。

### 2.2.1 数据定义语言(DDL)

数据定义语言（DDL）用于定义和修改数据库的结构。DDL包括以下主要命令：

- `CREATE`：创建新的数据库对象，如表、索引或视图。
- `ALTER`：修改现有数据库对象的结构。
- `DROP`：从数据库中删除对象。

以下是一个创建新表的`CREATE`语句的例子：

CREATE TABLE Employees (
    EmployeeID INT PRIMARY KEY,
    FirstName VARCHAR(25),
    LastName VARCHAR(25),
    BirthDate DATE,
    Salary DECIMAL(10, 2)
);

这个例子中，`CREATE TABLE`命令用来创建一个名为`Employees`的表，表中有五个字段，其中`EmployeeID`被定义为`PRIMARY KEY`，这意味着每个员工的ID都是唯一的。

### 2.2.2 数据操纵语言(DML)

数据操纵语言（DML）用于对数据库中数据的增删改查操作。DML主要包括以下命令：

- `SELECT`：从数据库中查询数据。
- `INSERT`：向表中插入新的数据行。
- `UPDATE`：更新表中的数据。
- `DELETE`：从表中删除数据。

以下是一个使用`SELECT`语句的例子，它演示了如何查询`Employees`表中的所有记录：

SELECT * FROM Employees;

在实际应用中，我们经常需要根据特定的条件来过滤数据。例如，我们可能想要获取所有薪水超过50,000美元的员工信息：

SELECT FirstName, LastName, Salary FROM Employees WHERE Salary > 50000;

### 2.2.3 视图和索引的创建与管理

视图（View）和索引（Index）是数据库设计中常用的两种结构，它们增强了数据库的可查询性和性能。

- 视图是存储在数据库中的一种虚拟表，它基于SQL语句的结果集。视图可以简化复杂的SQL操作，并且增强数据的安全性，因为通过视图可以只暴露给用户部分数据。

CREATE VIEW TopPaidEmployees AS
SELECT FirstName, LastName, Salary
FROM Employees
WHERE Salary > 70000;

这个