數(shù)據(jù)庫課程知識的簡化梳理與呈現(xiàn)

楊冬梅

（河南信息統(tǒng)計職業(yè)學院，河南 鄭州 450008）

當學習數(shù)據(jù)庫相關課程時，一些學生因種種原因，對一些抽象性數(shù)據(jù)庫知識的認知不清晰，將會影響后續(xù)的課程學習，嚴重者影響學習數(shù)據(jù)庫的積極性。為更好地化解數(shù)據(jù)庫課程知識點理解難題，我們將與數(shù)據(jù)庫相關的課程知識點進行簡潔化處理與分類，以便學生能夠從中抓住問題的本質(zhì)，厘清相互關系，為提升數(shù)據(jù)庫教學效果創(chuàng)造有利條件。

1 數(shù)據(jù)庫課程與理論知識的特點

在一般課程知識點教學中，先了解知識點的理論內(nèi)涵，再由理論知識點轉(zhuǎn)向應用研究。如在化學課程、物理課程中，都是從概念中來探析其應用的。不過，在計算機類學科知識領域，特別是數(shù)據(jù)庫課程，與化學、物理學科具有較大不同。化學、物理等自然學科概念，多是從自然規(guī)律的歸納和總結(jié)中得出，具有抽象性；而對于數(shù)據(jù)庫等軟科學知識，這些概念多是由人為設定的。也就是說，對于數(shù)據(jù)庫等學科知識點，其理論是源于軟件工程實際問題，并逐漸形成抽象的概念。因此，這些知識點相較于化學、物理概念更抽象，不易看懂，特別是在初學時，如果未能深入了解，對其概念的來龍去脈則難以洞曉。如在數(shù)據(jù)庫知識點中，數(shù)據(jù)關系的笛卡爾乘積運算，函數(shù)依賴集的屬性子集閉包，第四范式、第五范式等。這些知識點在教材中的出現(xiàn)，很多學生難以理解，更別提掌握和運用了。所以說，在學習數(shù)據(jù)庫課程過程中，我們可以將相關的理論知識，通過工程應用案例等方式進行簡化呈現(xiàn)，強化理論知識與工程實際的關聯(lián)度，讓學生能夠從中了解理論知識的內(nèi)涵、概念，把握好數(shù)據(jù)庫工程中的知識難點。由此，面對數(shù)據(jù)庫課程中不同理論知識的簡化處理與表征，應該如何呈現(xiàn)？以關系數(shù)據(jù)庫中的笛卡爾乘積運算為例，該知識點主要是為了表征兩個數(shù)據(jù)庫表之間的某種聯(lián)接運算，在外在顯示方式上突出兩個數(shù)據(jù)表中不同記錄信息的橫向組合，以滿足實際軟件工程需要。以具體數(shù)據(jù)庫案例來分析，當某數(shù)據(jù)庫中的學生數(shù)據(jù)表包含姓名、學號兩列字段，而選課表中有學號、課程、成績3列字段。當需要呈現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中學生成績表，且滿足姓名、學號、課程、成績4個字段要求時，就需要對學生表和選課表進行聯(lián)接運算處理，來生成所需要的數(shù)據(jù)表。可見，對于笛卡爾乘積運算概念的理解，就可以表征為兩個數(shù)據(jù)表之間所有可能的字段組合方式[1]。

2 在數(shù)據(jù)庫工程管理中常見的數(shù)據(jù)問題

研究數(shù)據(jù)庫課程知識的簡化表征，就需要聯(lián)系數(shù)據(jù)庫工程管理實際，圍繞數(shù)據(jù)庫操作與管理來探析相關問題。我們從數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)中來看，用戶通過應用程序來訪問數(shù)據(jù)庫，而數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的存儲方式，又與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有直接關系。簡言之，對于數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，主要有五大類：數(shù)據(jù)正確性；數(shù)據(jù)完整性；數(shù)據(jù)操作簡單性；數(shù)據(jù)安全性；數(shù)據(jù)處理性能。這些數(shù)據(jù)本身，在正確性條件下，又分為無故障數(shù)據(jù)正確性和有故障數(shù)據(jù)正確性。我們以數(shù)據(jù)的正確性為例，對于無故障數(shù)據(jù)正確性，就是確保數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)保持良好一致性。但對于數(shù)據(jù)庫本身，并非單純的一個表，而是很多類數(shù)據(jù)表的集合。在數(shù)據(jù)庫的使用和管理中，如果用戶對數(shù)據(jù)庫中的某一表進行修改，與之關聯(lián)的其他數(shù)據(jù)表中的相關數(shù)據(jù)也應該進行一致性修改，否則將會導致數(shù)據(jù)表的不一致。這些問題的出現(xiàn)，將會給數(shù)據(jù)庫帶來錯誤。如果我們強調(diào)對所有數(shù)據(jù)表進行原樣存儲，則會帶來更多的數(shù)據(jù)冗余問題。因此，從數(shù)據(jù)庫管理效率來看，必須采用合理化組織，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)與關系。不過，即便是在優(yōu)化處理條件下，也可能帶來數(shù)據(jù)庫表單數(shù)據(jù)的不一致性。比如當系統(tǒng)出現(xiàn)某些故障，停電、地震等其他災難性破壞，都可能對數(shù)據(jù)庫帶來影響，引發(fā)各類數(shù)據(jù)錯誤或數(shù)據(jù)丟失。

同時，考慮到數(shù)據(jù)庫管理的正確性，要在數(shù)據(jù)庫存儲與管理上，依照數(shù)據(jù)庫實體與關系來細化數(shù)據(jù)表，確保數(shù)據(jù)表能夠與實際業(yè)務保持一致。不過，對于數(shù)據(jù)庫的使用和管理，還要突出操作的簡單性。也就是說，從數(shù)據(jù)表的生成與使用上，要能夠提升數(shù)據(jù)庫的運算、執(zhí)行效率。另外，對于數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，包括所有用戶的數(shù)據(jù)都要存放在數(shù)據(jù)庫。如對于某一用戶在登錄數(shù)據(jù)庫時，需要通過身份驗證，成功后調(diào)取其訪問權(quán)限，對其權(quán)限內(nèi)的數(shù)據(jù)庫進行操作，只有這樣才能保障數(shù)據(jù)庫的安全性。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，除了正確性、安全性、操作簡單性外，還要完整性。對于正確性，可以通過數(shù)據(jù)庫的實體與關系模式來進行分類存儲；對于數(shù)據(jù)庫中的實體表、事件表，也要進行分類存儲。考慮到不同數(shù)據(jù)對象之間的關系，還需要數(shù)據(jù)表與數(shù)據(jù)表之間的聯(lián)接關系上來組合用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務表。可見，對于數(shù)據(jù)庫管理及數(shù)據(jù)庫課程而言，其所對應的數(shù)據(jù)知識概念更趨多樣性，面對不同的數(shù)據(jù)類型及存儲管理要求，如果無法滿足用戶的訪問請求，或者說對客戶的訪問無法滿足，則影響數(shù)據(jù)庫的管理效率[2]。

3 對數(shù)據(jù)庫課程知識的簡潔化處理

通過前面對數(shù)據(jù)庫工程實際問題的分析與梳理，可以將數(shù)據(jù)庫知識中的工程問題進行簡化呈現(xiàn)，如不同的概念、法則、相互關系等內(nèi)容。從現(xiàn)有關系數(shù)據(jù)庫知識來看，關系數(shù)據(jù)模型是基礎，也是最核心的內(nèi)容。當然，對于關系數(shù)據(jù)模型，并非能解決所有數(shù)據(jù)庫問題，而是以關系數(shù)據(jù)模型來構(gòu)建解決數(shù)據(jù)庫問題的途徑。如通過對關系數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建，來解決無故障時數(shù)據(jù)庫正確性問題。首先，對于數(shù)據(jù)庫故障類型，可以有內(nèi)存數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)庫事務執(zhí)行中斷、數(shù)據(jù)庫磁盤數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)庫整機數(shù)據(jù)丟失等類型，在化解無故障時的數(shù)據(jù)庫正確性時，需要判斷數(shù)據(jù)庫設計的5個范式，來檢驗數(shù)據(jù)庫設計的合理性。當存在故障時，數(shù)據(jù)庫的正確性可以利用故障恢復數(shù)據(jù)，而故障恢復采用的是數(shù)據(jù)冗余策略。當數(shù)據(jù)庫在無故障時，如何判斷每項數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的操作是否安全、可靠，還要對各項操作記錄到日志中。通過數(shù)據(jù)庫日志記錄，可以對數(shù)據(jù)庫的所有操作進行記錄，但對于日志載體，需要先存放在內(nèi)存中，再由內(nèi)存?zhèn)魉偷饺罩敬疟P，也可以傳送至群體專用磁盤或備份服務器中。

同樣，根據(jù)故障恢復原理，在日志磁盤或日志備用數(shù)據(jù)庫中，并非是同一個物理磁盤，當無故障時，日志磁盤或日志備用服務器只寫不讀，從而保障了日志磁盤的高效性。但對于數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的正確性，由于分列于不同的數(shù)據(jù)表，可能會出現(xiàn)與相關業(yè)務數(shù)據(jù)不一致問題。我們在關系數(shù)據(jù)庫中，通常需要設計多個表來完成數(shù)據(jù)庫的聯(lián)接、選擇、投影等操作。但為了強調(diào)數(shù)據(jù)庫使用的直觀性，我們往往利用視圖概念來呈現(xiàn)復雜的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表之間的關系。對于視圖，其內(nèi)涵是展現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中不同業(yè)務數(shù)據(jù)表的集合，而不是實體表或事件表。同樣，為了簡化數(shù)據(jù)庫操作語言，我們又引入存儲過程概念。存儲過程概念，將存儲過程進行封裝，利用數(shù)函數(shù)調(diào)用方式來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問。如在存儲過程一級，用戶可以直接對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行操作。為了強調(diào)數(shù)據(jù)庫訪問的有效性和直觀性，我們又引入了應用程序概念，應用程序?qū)?shù)據(jù)庫的訪問轉(zhuǎn)換為便于屏幕顯示的視窗，包括鍵盤、鼠標等都可以直接應用。總體而言，從數(shù)據(jù)庫管理上通過對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、視圖、存儲過程、應用程序等簡化處理，來提升數(shù)據(jù)庫的訪問與操作便捷性[3]。

4 結(jié)語

從數(shù)據(jù)庫課程知識結(jié)構(gòu)來看，一些概念的抽象性，導致學生領悟不透，也影響對數(shù)據(jù)庫課程的學習效果。由于數(shù)據(jù)庫自身的復雜性，對于數(shù)據(jù)的存儲與管理，還需要與相關的存儲設備、數(shù)據(jù)特性、訪問特性等有關。當數(shù)據(jù)庫較大時，所用磁盤空間大，對數(shù)據(jù)庫管理的響應時效要求更高。因此，從改善磁盤尋道性能，減少磁盤移動路徑上，對數(shù)據(jù)庫訪問最為頻繁的數(shù)據(jù)放在合理位置，突出訪問時效性，來提升數(shù)據(jù)庫訪問效率。總之，借助于數(shù)據(jù)庫工程來探析數(shù)據(jù)庫知識的簡潔化處理，讓學生能夠從數(shù)據(jù)工程視角來重新審視和理解知識點，了解數(shù)據(jù)庫管理的基本狀況，加深對相關抽象概念的通俗理解。