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知识点回顾

1997年6月3日，中国互联网络信息中心组建。说起信息，你可知道信息和数据是一回事吗？

在回答这个问题之前，先讲一个“马拉松”的故事。波斯人和雅典人在公元前490年曾经在离雅典不远的马拉松进行了一次激烈的战役，史称希波战争，雅典人最终获得了反侵略的胜利。为了让故乡人民尽快知道胜利的喜讯，统帅米勒狄派一个叫菲迪皮茨的士兵回去报信。菲迪皮茨是个有名的“飞毛腿”，为了让故乡人早知道好消息，他一个劲地快跑，当他跑到雅典时，已上气不接下气，激动地喊道“欢......乐吧，雅典人，我们......胜利了”说完，就倒在地上死了。为了纪念这一事件，在1896年举行的现代第一届奥林匹克运动会上，设立了马拉松赛跑这个项目，把当年菲迪皮茨送信跑的里程——42.193公里作为赛跑的距离。

从这个故事里，我们来看两个关键词。一个是胜利的“消息”，是十分重要的“信息”。另一个是重要的信息需要及时准确地“传输”。一般来讲，信息可以理解为表示事物或者事物发出的消息、情报、指令、信号中所包含的内容。接收者对信息识别后表示的符号称为数据。数据的作用是反映信息内容并为接收者识别。声音、符号、图像、数字就成为人类传播信息的主要数据形式。因此，信息是数据的含义，数据是信息的载体。

（1）数据库：DataBase，简称DB，是指长期保存在计算机外存上的、有结构的、可共享的数据集合。

（2）数据库管理系统：DataBase Management System，简称DBMS，是位于用户和操作系统之间的软件。实现对数据的存储和管理。

（3）数据库管理员：DataBase Administrator，简称DBA，是从事管理和维护数据库管理系统(DBMS)的相关工作人员的统称，属于运维工程师的一个分支，主要负责业务数据库从设计、测试到部署交付的全生命周期管理。

（4）数据库系统：DataBase System，简称DBS，是由DB、DBMS、应用系统、DBA、用户等构成。

数据库是如何设计的？让我们先来看看建筑设计的全过程。

（1）需求分析：承建单位需要了解建设单位的目的、需求、技术要求、以及服务承诺等信息

（2）设计图纸：承建单位根据上述需求分析报告绘制建筑设计图（业内人士使用）

（3）建筑沙盘：承建单位根据建筑图纸，制作建筑沙盘（业外人士使用）

（4）建筑备料：承建单位将建筑图纸交给施工单位，并找监理单位监督施工情况，施工单位积极备料准备施工。

（5）项目施工：施工单位根据图纸进行建筑施工，并接受监理单位全程监督、审查。

（6）项目验收：施工完毕，需要三方进行项目验收，如果验收合格，则进入房地产市场，定价销售。

我们再来看数据库的设计过程。

（1）需求分析：了解用户需求，定义系统目标、功能需求，撰写需求分析报告（类似建筑合同文本）

（2）概念设计：构建概念模型，绘制实体-联系图（E-R图，类似建筑图纸）

（3）逻辑设计：将概念模型转换为数据模型，制定数据字典（类似建筑沙盘）

（4）物理设计：选择DBMS，制定数据库安全机制（类似建筑备料）

（5）具体实施：建库建表、编写代码（类似建筑项目施工）

（6）运行维护：项目验收通过，撰写技术手册和用户手册，并投入试运行、升级（类似建筑项目验收）

从上述比较可以看出，数据库设计过程和建筑施工过程基本相同，在设计阶段都用到了“模型”，建筑过程中用到建筑图纸与建筑沙盘，数据库设计时用到了概念模型与数据模型。一般来说，数据库模型是现实世界特征的模拟和抽象，应满足三方面的要求，一是比较真实地模拟现实世界；二是容易为人所理解。三是便于在计算机上实现。

E-R模型，或称E-R图，即实体联系模型（实体联系图），最早由Peter Chen（陈品山）于1976年提出，并在数据库设计领域得到了广泛的认同。在-ER图中有如下四个成分：

（1）矩形框：表示实体，在框中记入实体名。

（2）菱形框：表示联系，在框中记入联系名。

（3）椭圆形框：表示实体或联系的属性，将属性名记入框中。对于主属性名，则在其名称下划一下划线。

（4）连线：实体与属性之间；实体与联系之间；联系与属性之间用直线相连，并在直线上标注联系的类型（一对一联系、一对多联系、多对多联系)。

概念模型（E-R图）转换为关系数据模型的转换原则是：

（1）一个关系转换为一张表

（2）一对一联系：将任意一个表的主关键字放到另外一个表里做外关键字

（3）一对多联系：将一表的关键字放到多表的关系里

（4）多对多联系：将多对多的联系独立建一张表

关系的性质：

（1）关系中的每一个属性必须是不可再分的基本数据项

（2）每一列中的数据项具有相同的数据类型

（3）每一列的名称在一个关系中是唯一的

（4）关系中任意两行不能相同

（5）行次序可以是任意的

（6）列次序可以是任意的

范式（数据库设计范式）是符合某一种级别的关系模式的集合。构造数据库必须遵循一定的规则。在关系数据库中，这种规则就是范式。关系数据库中的关系必须满足一定的要求，即满足不同的范式。

（1）第一范式（1NF）是指数据库表的每一列都是不可分的数据项，即每个表应该有唯一标识每一行的主键，不能有表中有表的情况，例如，不能有地址集合、工资集合等。

（2）第二范式（2NF）要求非主属性不能部分依赖于主码（主关键字），即完全依赖，不能仅依赖主码的一部分属性，必须依赖全部属性，换句话说，就是在联合主键的情况下，非主属性不能部分依赖于主码。如果存在，那么这个属性和主码的这一部分应该分离出来形成一个新的实体，新实体与原实体之间是一对多的关系。分离的方法有三种：简单拆分法、外键法、弱实体法。

（3）第三范式（3NF）要求必须先满足第二范式（2NF），然后要求非主属性不能传递依赖于主码。所谓传递依赖，是指如果存在”A → B → C”的决定关系，则C传递函数依赖于A，因此，满足第三范式的数据库表应该不存在如下依赖关系： 关键字段 → 非关键字段x → 非关键字段y。简言之，一个数据库表中不包含已在其它表中已包含的非主关键字信息。

（4）BCNF范式（BCNF）是由Boyce和Codd提出的，比3NF又进了一步，通常认为是修正的第三范式，要求主属性不能部分依赖和传递依赖主码。

（5）第四范式（4NF）是消除多值依赖，显然一个关系模式是4NF，则必为BCNF。

（6）第五范式（5NF）是最终范式，消除了4NF中的连接依赖，将表尽可能的切成小块，减少数据冗余。

关系完整性约束是为保证数据库中数据的正确性和相容性，对关系模型提出的某种约束条件或规则。完整性通常包括实体完整性、域完整性，参照完整性，是关系模型必须满足的完整性约束条件。

（1）实体完整性：规定表的每一行在表中是惟一的实体。

（2）域完整性：表中的列必须满足某种特定的数据类型约束，如：取值范围、精度等规定。

（3）参照完整性：一个表的外关键字的数据应该与另一个表（参照表）的主关键字一致，外键取值要么匹配参照表的值，要么为空。

创建Access数据库对象，第一步，启动时新建:【开始|所有程序|Microsoft Office|……】，第二步，在Access2013中新建：“空白桌面数据库…”。

创建表对象时，可以在设计视图中创建并修改表结构，然后录入数据，或从外部导入数据。

创建查询时，可以用查询设计器、查询向导、SQL语句三种方法。

关系代数是一种抽象的查询语言，是关系数据操纵语言的一种传统表达方式，它是用对关系的运算来表达查询的。关系代数的运算对象是关系，运算结果亦为关系。

关系代数的运算包括传统的集合运算和专门的关系运算。其中传统的集合运算包括：并操作、交操作、差操作、笛卡尔积。专门的关系运算包括选择运算、投影运算、连接运算。

SQL，指结构化查询语言，全称是 Structured Query Language，是用于访问和处理数据库的标准的计算机语言。

（1）常用的SQL命令：

        SELECT - 从数据库中提取数据

        UPDATE - 更新数据库中的数据

        DELETE - 从数据库中删除数据

        INSERT INTO - 向数据库中插入新数据

        CREATE DATABASE - 创建新数据库

        ALTER DATABASE - 修改数据库

        CREATE TABLE - 创建新表

        ALTER TABLE - 变更（改变）数据库表

        DROP TABLE - 删除表

        CREATE INDEX - 创建索引（搜索键）

        DROP INDEX - 删除索引

（2）SELECT语句

        SELECT 要投影的列或集函数

        FROM  表名

        WHERE 筛选条件

        ORDER BY 要排序的列

        GROUP BY 要分组的列

        HAVING 按分组进行筛选

下一节:习题与解析

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计算思维导论课程列表：

第一章 计算思维概述

-1.1 计算与计算思维1

--计算与计算思维1

--延伸学习：计算无所不在

--延伸学习：智能家居（计算无所不在）

--延伸学习：曲道奎谈机器人

--延伸学习：局座召忠谈AI

--图文教学

--VARK 学习风格调查表

--请你用计算思维的本质解决下列问题

--1-1 巩固练习--作业

-1.2 计算与计算思维2

--计算与计算思维2

--延伸学习：周以真2014教育峰会讲话

--图文教学

--计算思维对你的学习、从事的学科、专业有价值吗？

--1-2 巩固练习--作业

-1.3 计算工具与计算机

--计算工具与计算机

--延伸学习：帕斯卡加法器

--延伸学习：手摇式差分机

--延伸学习：神威超算计算机1

--延伸学习：神威超算计算机2

--延伸学习：局座召忠谈超算

--图文教学

--什么是摩尔定律？

--1-3 巩固练习--作业

-实验1-1 初识计算思维

--周以真2012教育峰会讲话

--计算机发展简史

--这才是大学

--实验1-1 初识计算思维

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--章节自测--作业

第二章 计算基础

-2.1 初识二进制

--初识二进制

--图文教学

--计算机为什么采用二进制？

--2-1 巩固练习--作业

-2.2 二进制的运算

--二进制的运算

--图文教学

--二进制的进位原则和借位原则是什么？

--2-2 巩固练习--作业

-2.3 数制转换

--数制转换

--延伸学习：李永乐老师讲老鼠吃药与二进制

--延伸学习：李永乐老师讲加法器

--常见进制

--图文教学

--数制转换口诀

--2-3 巩固练习--作业

-2.4 数的表示

--数的表示

--图文教学

--负数补码问题

--2-4 巩固练习--作业

-2.5 字符编码

--字符编码

--图文教学

--汉字编码问题

--2-5 巩固练习--作业

-2.6 声音图像编码

--声音图像编码

--延伸学习：李永乐老师讲RGB三原色

--延伸学习：小趣闻

--图文教学

--矢量图和位图有什么区别？

--2-6 巩固练习--作业

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--本章测验--作业

第三章 计算平台

-3.1 计算机系统构成

--计算机系统构成

--图文教学

--冯诺依曼原理的基本思想是什么？

--3-1 巩固练习--作业

-3.2 主板

--主板

--延伸学习：华硕游戏主板

--图文教学

--主板的作用

--3-2 巩固练习--作业

-3.3 接口与总线

--接口与总线

--图文教学

--总线和接口的区别

--3-3 巩固练习--作业

-3.4 CPU

--CPU

--李永乐老师讲“中国芯”

--延伸学习：局座召忠谈芯片-01

--延伸学习：局座召忠谈芯片-02

--延伸学习：局座召忠谈芯片-03

--延伸学习：从沙子到CPU的制造过程告诉你造芯片到底有多难

--图文教学

--什么是超频？如何来进行超频？

--什么是主频？

--3-4 巩固练习--作业

-3.5 内存

--内存

--图文教学

--主流内存类型

--3-5 巩固练习--作业

-3.6 外存

--外存

--图文教学

--硬盘类型

--3-6 巩固练习--作业

-3.7 输入输出设备

--输入输出设备

--延伸学习：极光尔沃3D打印机

--延伸学习：卢秉恒院士谈走进神奇的3D打印世界

--延伸学习：李永乐老师讲传感器与鼠标

--图文教学

--微机故障检测

--I/O设备

--3-7 巩固练习--作业

-3.8 计算机工作原理

--计算机工作原理

--延伸学习：计算机工作原理

--延伸学习：计算机工作原理

--延伸学习：微机维护专题之预防性维护

--延伸学习：微机维护专题之故障排除

--延伸学习：微机维护专题之PC常见问题

--图文教学

--人类与计算机

--3-8 巩固练习--作业

-3.9 操作系统1

--操作系统之处理机功能

--延伸学习：操作系统革命

--图文教学

--虚拟内存？

--3-9 巩固练习--作业

-3.10 操作系统2

--操作系统之其他功能

--延伸学习：Windows发展历史

--图文教学

--操作系统

--3-10 巩固练习--作业

-实验3-1 计算机原理与硬件组装

--延伸学习：微机组装

--延伸学习：计算机拆解

--上机实验3-1：计算机工作原理与硬件组装

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--章节自测--作业

第四章 网络技术与数据共享

-4.1 初识网络

--初识网络

--延伸学习：邬贺铨院士谈互联网改变了我们什么？

--延伸学习：美国分分钟让中国断网？

--图文教学

--互联网改变了我们什么？

--4.1 巩固练习--作业

-4.2 网络分类

--网络分类

--延伸学习：李永乐老师讲GPS与手机定位

--延伸学习：什么是VPN？

--图文教学

--校园网

--4.2 巩固练习--作业

-4.3 网络体系结构

--网络体系结构

--图文教学

--TCP/IP协议和OSI协议的异同点

--4.3 巩固练习--作业

-实验4-1：简单网络布线

--实操：简单网络布线 - 1

--实操：简单网络布线 - 2

--实操：简单网络布线 - 3

-4.4 网络设备

--网络设备

--延伸学习：网线制作

--图文教学

--路由器的作用是什么？

--4.4 巩固练习--作业

-实验4-2：将计算机添加到现有网络中

--实操：将计算机添加到现有网络中 - 1

--实操：将计算机添加到现有网络中 - 2

--实操：将计算机添加到现有网络中 - 3

-4.5 局域网搭建

--局域网搭建

--延伸学习：无线局域网的搭建

--延伸学习：共享文件夹设置

--图文教学

--有线局域网和无线局域网

--4.5 巩固练习--作业

-实验4-3 无线路由器连接与设置

--实操：无线路由器连接与设置 - 1

--实操：无线路由器连接与设置 - 2

--实操：无线路由器连接与设置 - 3

-4.6 IP与域名系统

--IP与域名系统

--延伸学习：IPV4与IPV6

--延伸学习：网络 CLI 命令

--图文教学

--一台电脑可以同时有两个IP吗，怎样设置？

--4.6 巩固练习--作业

-实验4-4：测试无线连接

--实操：测试无线连接

-4.7 划分子网

--划分子网

--图文教学

--子网掩码

--4.7 巩固练习--作业

-4.8 Internet 服务

--Internet 服务

--延伸学习：吴建平院士谈中国互联网的新时代

--延伸学习：苏恒谈5D

--工信部部长谈5G

--延伸学习：局座召忠谈华为与5G

--延伸学习：互联网+

--图文教学

--您最常用的Web服务是什么？

--4.8 巩固练习--作业

-4.9 数字公民与网络安全

--数字公民与网络安全

--延伸学习：李永乐老师谈数字签名

--延伸学习：李永乐老师讲RSA加密算法

--延伸学习：Dos攻击

--延伸学习：DDos攻击

--延伸学习：云计算与数据中心

--延伸学习：网络维护专题

--图文教学

--数字签名

--4.9 巩固练习--作业

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--章节自测--作业

第五章 数据库技术与数据管理

-5.1 数据库基本概念

--数据库基本概念

--图文教学

--细数你身边的数据库系统

--5.1 巩固练习--作业

-5.2 数据库的设计方法

--数据库的设计方法1

--数据库的设计方法2

--数据库的设计方法3

--图文教学

--数据库的设计步骤

--5.2 巩固练习--作业

-5.3 数据库的规范化设计1

--数据库的规范化设计（1）

--数据库规范化设计（2）

--图文教学

--为什么要规范化数据库设计？如果不规范化设计会有什么问题？

--5.3 巩固练习--作业

-5.4 数据库的规范化设计2

--数据库规范化设计（3）

--数据库规范化设计（4）

--图文教学

--规范化设计数据库

--5.4 巩固练习--作业

-5.5 ACCESS数据库的创建与查询

--ACCESS数据库的创建与查询

--图文教学

--主键与外键

--5.5 巩固练习--作业

-5.6 关系代数理论

--关系代数理论

--延伸学习：浪漫的爱情故事

--图文教学

--为什么关系代数是一种抽象的查询语言？

--5.6 巩固练习--作业

-5.7 SQL语句查询

--SQL语句查询

--图文教学

--简述SQL语句的特点

--5.7 巩固练习--作业

-实验5-1：数据库设计与实现（PBL直播课）

--PBL直播课：数据库设计与实现

--延伸学习：王小云教授讲密码学与系统安全

--延伸学习：悲观锁和乐观锁

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--章节自测--作业

第六章 逻辑思维

-6.1 逻辑思维及其训练方法

--逻辑思维及其训练方法

--延伸学习：逻辑训练之李永乐老师讲皇帝新装

--延伸学习：逻辑训练之李永乐老师讲三姬分金

--图文教学

--白马非马论

--6-1 巩固练习--作业

-6.2 命题及命题判断

--命题及命题判断

--延伸学习：什么是悖论？

--延伸学习：十大悖论

--图文教学

--命题判断条件

--6.2 巩固练习--作业

-6.3 命题符号化

--命题符号化

--延伸学习：WORD文档中逻辑符号的录入

--图文教学

--蕴含运算符

--6-3 巩固练习--作业

-6.4 布尔代数与真值表

--布尔代数与真值表

--图文教学

--构造真值表

--6-4 巩固练习--作业

-6.5 命题演算和逻辑推理

--命题演算和逻辑推理

--图文教学

--永真式和永假式

--6-5 巩固练习--作业

-实验6-1：用真值表进行逻辑推理（PBL录屏课）

--PBL录屏课：用真值表进行逻辑推理

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--章节自测--作业

第七章 问题求解

-7.1 什么是问题求解

--什么是问题求解

--图文教学

--传统思维模式与计算思维模式

--7-1 巩固练习--作业

-7.2 算法与算法描述

--算法与算法描述

--延伸学习：算法接管世界

--图文教学

--算法描述方法

--7-2 巩固练习--作业

-7.3 顺序结构设计

--顺序结构设计

--图文教学

--温度转换问题

--7-3 巩固练习--作业

-7.4 选择结构设计

--选择结构设计

--图文教学

--细数一下我们身边的选择

--7-4 巩固练习--作业

-7.5 循环结构设计

--循环结构设计

--图文教学

--细数一下我们身边的循环

--7-5 巩固练习--作业

-7.6 算法策略基础之数组

--算法策略基础之数组

--图文教学

--为什么要引入数组？

--7.6 巩固练习--作业

-7.7 算法策略基础之函数

--算法策略基础之函数

--图文教学

--用户自定义函数

--7.7 巩固练习--作业

-实验7-1：Raptor的基本操作（PBL录屏课）

--PBL录屏课：Raptor软件基本操作

--延伸学习：李永乐老师讲鸡兔同笼

--延伸学习：李永乐老师讲闰年

-7.8 算法策略之枚举法

--算法策略之枚举法

--图文教学

--细数一下我们身边的枚举？

--7-8 巩固练习--作业

-7.9 算法策略之递归法

--算法策略之递归法

--图文教学

--德罗斯特效应

--7.9 巩固练习--作业

-7.10 算法策略之递推法

--算法策略之递推法

--延伸学习：斐波那契数列

--图文教学

--举例说明，如何由递推法推导出通项公式

--7-10 巩固练习--作业

-7.11 算法策略之迭代法

--算法策略之迭代法

--延伸学习：辗转相除法是什么鬼？

--图文教学

--细数生活中的迭代现象

--7-11 巩固练习--作业

-实验7-2：算法设计与分析（PBL直播课）

--PBL直播课：算法设计与分析

-7.12 算法策略之分治法

--算法策略之分治法

--图文教学

--分治法思想

--7-12 巩固练习--作业

-7.13 算法策略之动态规划

--算法策略之动态规划

--延伸学习：什么是动态规划？

--图文教学

--什么是动态规划？

--7-13 巩固练习--作业

-7.14 算法策略之贪心算法

--算法策略之贪心算法

--图文教学

--贪心策略

--7.14 巩固练习--作业

-7.15 算法策略之回溯法

--算法策略之回溯法

--图文教学

--回溯现象

--7-15 巩固练习--作业

-7.16 算法策略之查找算法

--算法策略之查找算法

--图文教学

--二分查找方法的先决条件是什么？

--7-16 巩固练习--作业

-7.17 算法策略之排序算法

--算法策略之排序算法

--延伸学习：舞动的排序算法（冒泡法）

--图文教学

--冒泡排序

--7-17 巩固练习--作业

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--章节自测--作业

第八章 数据分析与数据挖掘

-8.1 数据挖掘概述

--数据挖掘概述

--延伸学习：梅宏院士谈大数据时代

--延伸学习：十个有趣的“大数据”经典数据挖掘案例

--图文教学

--数据挖掘案例

--8-1 巩固练习--作业

-8.2 数据采集

--数据采集

--图文教学

--数据采集

--8-2 巩固练习--作业

-8.3 数据探索之数据质量分析

--数据探索之数据质量分析

--图文教学

--异常值处理

--8-3 巩固练习--作业

-8.4 数据探索之数据特征分析

--数据探索之数据特征分析

--图文教学

--帕累托法则

--8-4 巩固练习--作业

-8.5 数据特征分析之分布分析

--数据特征分析之分布分析

--图文教学

--分组方法

--8-5 巩固练习--作业

-8.6 数据特征分析之统计分析

--数据特征分析之统计分析

--图文教程

--加权平均数

--8-6 巩固练习--作业

-8.7 数据特征分析之统计分析（续）

--数据特征分析之统计分析（续）

--图文教学

--无量纲数

--8-7 巩固练习--作业

-8.8 数据预处理

--数据预处理

--图文教学

--数据预处理

--8-8 巩固练习--作业

-8.9 数据挖掘之分类

--数据挖掘之分类

--延伸学习：李永乐老师讲概率与三门问题

--李永乐老师讲贝叶斯概率与酒鬼问题

--图文教学

--加法原理和乘法原理

--8-9 巩固练习--作业

-8.10 数据挖掘之预测

--数据挖掘之预测

--图文教学

--分类与预测

--8-10 巩固练习--作业

-8.11 数据挖掘之聚类分析

--数据挖掘之聚类分析

--图文教学

--聚类和分类

--8-11 巩固练习--作业

-8.12 数据挖掘之关联规则

--数据挖掘之关联规则

--图文教学

--智能推荐系统

--8-12 巩固练习--作业

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--章节自测--作业

期中考试（1-4章）

-期中考试（1-4章）

期末考试（5-8章）

-期末考试（5-8章）

知识点回顾笔记与讨论

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