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数据库系统（3）：关系模型之基本概念

分类: 文章 • 2022-12-25 00:10:14

重点与难点

  • 一组概念的区分：围绕关系的相关概念，如域，笛卡尔积，关系，关系模式，关键字/键/码， 外码/外键，主码/主键，主属性与非主属性。
  • 三个完整性：实体完整性，参照完整性和用户自定义的完整性。

一、什么是关系模型

  • 形象地说，一个关系（relation）就是一个Table

 

  • 关系模型的三个要素
  1. 基本结构：Table/Relation
  2. 基本操作：Relation Operator
  3. 完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户自定义的完整性

 

  • 关系运算：关系代数和关系演算；关系演算：元组演算和域演算。
  1. 关系代数：基于集合的运算
  2. 元组演算：基于逻辑的运算
  3. 域演算：基于示例的运算

二、什么是关系

  • 关系是“表”的严格定义
  1. 首先定义“列”的取值范围“域（Domain）”
  2. 再定义“元组”及所有可能组合的元组：笛卡尔积

 

  • 域（Domain）
  1. 一组值的集合，这组值具有相同的数据类型
  2. 集合中元素的个数称为域的基数（Cardinality）

 

  • 笛卡尔积（Cartesian Product）
  1. 数据库系统（3）：关系模型之基本概念一组域数据库系统（3）：关系模型之基本概念的笛卡尔积为：数据库系统（3）：关系模型之基本概念
  2. 笛卡尔积的每个元素（数据库系统（3）：关系模型之基本概念）称作一个n-元组（n-tuple）
  3. 元组（数据库系统（3）：关系模型之基本概念）的每一个值数据库系统（3）：关系模型之基本概念叫做一个分量（component）
  4. 元组（数据库系统（3）：关系模型之基本概念）是从每一个域任取一个值所形成的一种组合，笛卡尔积是所有这种可能组合的集合。
  5. 若数据库系统（3）：关系模型之基本概念的基数为数据库系统（3）：关系模型之基本概念，则笛卡尔积的基数，即元组个数为数据库系统（3）：关系模型之基本概念

 

  • 关系（Relation）
  1. 一组域数据库系统（3）：关系模型之基本概念的笛卡尔积的子集
  2. 笛卡尔积中具有某一方面意义的那些元组被称作一个关系（Relation）
  3. 由于关系的不同列可能来自同一个域，为区分，需要为每一列起一个名字，该名字即为属性名
  4. 关系可用数据库系统（3）：关系模型之基本概念表示，可简记为数据库系统（3）：关系模型之基本概念，这种表述又被称为关系模式（Schema）或表标题（head）
  5. R是关系的名字，数据库系统（3）：关系模型之基本概念是属性，数据库系统（3）：关系模型之基本概念是属性所对应的域，n是关系的度或目（degree），关系中元组的数目称为关系的基数（Cardinality）
  6. 关系模式数据库系统（3）：关系模型之基本概念中属性向域的映像在很多DBMS中一般直接说明为属性的类型、长度等

 

  • 关系模式与关系
  1. 同一关系模式下，可有很多关系
  2. 关系模式是关系的结构，关系是关系模式在某一时刻的数据
  3. 关系模式是稳定的，而关系是某一时刻的值，是随时间变化的

三、关系有什么特性

  1. 列是同质的：即每一列中的分量来自同一域，是同一类型的数据。

  2. 不同的列可能来自同一个域，称其中的每一列为一个属性，不同的属性要给予不同的属性名

  3. 列位置互换性：区分那一列是靠列名（不靠位置）

  4. 行位置互换性：区分哪一行是靠某一或某几列的值（关键字/键字/码字）

  5. 理论上，关系的任意两个元组不能完全相同（集合的要求：集合内不能有相同的两个元素），现实应用中，表（Table）可能并不完全遵守此特恶性。（数据库理论上称作关系，数据库管理软件中叫做Table）

  6. 属性不可再分特性：又被称为关系第一范式数据库系统（3）：关系模型之基本概念

四、候选码与外码

  • 候选码（Candidate Key）/候选键
  1. 关系中的一个属性组，其值能位移表示一个元组，若从该属性组中去掉任何一个属性，它就不具有这一性质了，这样的属性组称作候选码

 

  • 主码（Primary Key）/主键
  1. 当有多个候选码时，可以选定一个作为主码
  2. DBMS以主码为主要线索管理关系中的各个元组

 

  • 主属性与非主属性
  1. 包含在任何一个候选码中的属性被称作主属性，而其他属性被称作非主属性。
  2. 最简单的，候选码只包含一个属性
  3. 最极端的，所有属性构成这个关系的候选码，称为全码（All-Key）

 

  • 外码（Foreign Key）/外键
  1. 关系R中的一个属性组，它不是R的候选码，但它与另一个关系S的候选码相对应，则称这个属性为R的外码和外键
  2. 两个关系通常是靠外码连接起来的

五、关系模型的完整性

  • 实体完整性
    • 关系的主码中的属性值不能为空值（空值：不知道、不存在或无意义的值）

 

  • 参照完整性
    • 如果关系R1的外码Fk与关系R2的主码Pk相对应，则R1中的每一个元组的Fk值或者的等于R2中某个元组的Pk值，或者为空值
    • 意义：如果关系R1的某个元组参照t1参照了关系的R2的某个元组t2，则t2必须存在

 

  • 用户自定义完整性
    • 用户针对具体的应用环境定义的完整性约束条件
    • 数据库系统（3）：关系模型之基本概念

 

  • DBMS对关系完整性的支持
    • 实体完整性和参照完整性由DBMS系统自动支持
    • DBMS系统同城提供如下机制：
    1. 它使用户可以自定义有关的完整性约束条件
    2. 当有更新操作发生时，DBMS将自动按照完整性约束条件检验更新操作的正确性，即是否符合用户自定义的完整性

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