关系型数据库小结-基础-易理解！

关系数据库中重要且实用的知识点小结

本篇文章的内容主要是简介关系型数据库的基本概念、关系数据结构&&形式化定义、关系操作、关系的完整性、常用术语、三级模式结构以及模式之间顺序与转换的应用举例等，来逐步了解它，并对关系型数据库有一个初印象！

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前言

关系性数据库是采用关系模型作为数据组织方式的数据库。
它将每个具有相同属性的数据独立地存储在一个表中；对于任一表而言，用户可以增删改查表中的数据，而不会影响表中其它的数据。
关系型数据库对于初学者十分友好，它不仅有简单清晰的概念，在开发中也深受广大用户喜爱。

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一、关系型数据结构&&形式化定义

• 数据结构——存储结构

（1）逻辑结构

• 二维表 <实体与实体之间的联系用表来表示>

（2）物理结构

• 有的关系数据库管理系统中一个表对应一个一个操作系统文件。
• 有的关系数据库管理系统从OS中申请若干个大的文件，自己划分空间，组织表、索引等存储结构，并进行存储管理。

• 关系模式

• 刻画出完整性约束条件
• 是静态的
• 是稳定的

• 形式化定义

• 域（domain）
  一组相同数据类型的值的集合（即二维表中的列）
• 笛卡尔积
  是域上的一种集合运算
• 关系（relation）
  （1）候选码（candidate key）
  （2）主码（prime key）

二、关系操作

1.基本操作

• 查询（query）

• 选择（select）
• 投影（project）
• 并（union）
• 差（except）
• 笛卡尔积
• 连接（join）
• 除（divide）
• 交（intersection）

• 插入（insert）
• 修改（update）
• 删除（delete）

2.关系型数据语言

SQL（Sttuctured Query Language）结构化查询语句，是关系型数据库的标准语句。

• 主要功能

1、数据查询（data query）
2、数据操纵（data manipulation）
包括对基本表和视图的数据插入、删除和修改，特别是具有很强的数据查询功能。
3、数据定义（data definition）
能够定义数据库的三级模式结构，即外模式、全局模式和内模式结构。
4、数据控制（data control）
主要是对用户的访问权限加以控制，以保证系统的安全性。

• SQL的特点

1、综合统一。集数据定义语言、数据操纵语言、数据控制语言的功能于一体；综合统一；独立完成数据库生命周期中的全部活动。
2、高度非过程化。提高了数据的独立性。
3、面向集合的操作方式。操作对象是元组的集合。
4、以同一种语法结构提供多种使用方式。能够嵌入到高级语言中。
5、语言简洁，易学易用。

• SQL语言的分类：

1、数据查询语言（DQL: Data Query Language）
用以从表中获得数据，确定数据怎样在应用程序给出。
常用保留字：SELECT、WHERE、ORDER BY、GROUP BY、HAVING
2、数据操作语言（DML：Data Manipulation Language）
常用保留字：HAVING、 UPDATE、DELETE、INSERT
3、数据控制语言（DCL：Data Control Language）
确定单个用户和用户组对数据库对象的访问。
常用保留字：GRANT、REVOKE(实现权限控制)
4、数据定义语言（DDL：Data Definition Language）
在数据库中创建新表或修改、删除表（CREATE TABLE 或 DROP TABLE）；为表加入索引等。
常用保留字：CREATE 、ALTER、 DROP
5、事务控制语言（TCL：Transaction Control Language）
能确保被DML语句影响的表的所有行及时得以更新。
常用保留字：COMMIT（提交）、SAVEPOINT（保存点）、ROLLBACK（回滚）

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三、关系的完整性

关系型中关系的完整性主要包括3个方面：实体完整性、参照完整性、用户定义完整性。

1、实体完整性

从概念上来说，关系数据库中的每个元组应该是可以区分的，是唯一的。即主码（无论是一个主属性组成还是多个主属性共同组成的）不能为空值。
实体完整性用最通俗的话来说就是定义主键，并且主键唯一、不为空。

若要保证设计的关系型数据库具有实体完整性，可如下设计：

• 表中约束定义
  1、当主键由单属性组成时，有两种定义方式。

CREATE TABLE m_student{
Sno CHAR(9) NOT NULL PRIMARY KEY,    /*在 列级 定义主键*/
Sname CHAR(20) NOT NULL
}
/*或者*/
CREATE TABLE m_student{
Sno CHAR(9) NOT NULL ,    
Sname CHAR(20) NOT NULL,
PRIMARY KEY(Sno)					/*在 表级 定义主键*/
}

2、当主键是多属性组成时，只能使用标记定义主键。

--成绩表
CREATE TABLE m_SC{
Sno CHAR(9) NOT NULL ,    
Cno CHAR(9) NOT NULL ,    
Grade SMALLINT,
PRIMARY KEY(Sno,Cno)					/*在 表级 定义主键*/
}

• 自动检查

1、检查主键值是否唯一。
2、检查主键的各个属性是否为空。

2、参照完整性

从概念上来说，参照的关系中的属性值必须能够在被参照关系找到（与关系相对应的主码保持一致）或者取空值。

参照完整性用通俗的话来说就是定义表的外键约束。

参照完整性的定义：

--学生表
CREATE TABLE m_student{
Sno CHAR(9) NOT NULL PRIMARY KEY,    /*在 列级 定义主键*/
Sname CHAR(20) NOT NULL
}
--课程表
CREATE TABLE m_course{
Cno CHAR(9) NOT NULL PRIMARY KEY,    /*在 列级 定义主键*/
Cname CHAR(20) NOT NULL
}
--成绩表
CREATE TABLE m_SC{
Sno CHAR(9) NOT NULL ,    
Cno CHAR(9) NOT NULL ,    
Grade SMALLINT,
PRIMARY KEY(Sno,Cno)					/*在 表级 定义主键*/
FOREIGN KEY(Sno) REFERENCES m_student(Sno),		/*在 表级 定义外键*/
FOREIGN KEY(Cno) REFERENCES m_course(Cno)		/*在 表级 定义外键*/
}

3、用户定义完整性

从概念上来说，它反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。主要是针对某一具体关系数据库的约束条件。


主要类型包括：

• 非空约束（NOT NULL）
• 检查约束（CHECK 短句）
• 主键约束（PRIMATY KEY）
• 外键约束（FOREIGN KEY）
• 唯一约束（UNIQUE）

四、基础术语&&三级模式

1、基础概念

实体： 现实世界中客观存在并可以被区别的事物。比如“一个学生读者”、“一本书”、等等。值得强调的是这里所说的“事物”不仅仅是看得见摸得着的“东西”，它也可以是虚拟的，就像“读者借阅书籍”，表示读者和书籍之间的动作或者联系。在关系数据库中，一个实体可以看作是“一张表”的事物描述。
属性： 实体所具有的某一特性。由此可见，属性一开始是个逻辑概念，比如说，“学号”是“读者”的一个属性。在关系数据库中，属性又是个物理概念，属性可以看作是“表的一列”。
元组： 在关系数据库中，“表中的一行”就是一个元组。
分量： 元组的某个属性值。在一个关系数据库中，它是一个操作原子，即关系数据库在做任何操作的时候，属性是“不可分的”。否则就不是关系数据库了。
码： 表中可以唯一确定一个元组的某个属性（或者属性组），如果这样的码有不止一个，叫候选码，我们从候选码中挑一个能够唯一标识这个的，它就叫主码。
全码： 如果一个主码包含了所有的属性，这个码就是全码。
主属性： 一个属性只要在任何一个候选码中出现过，这个属性就是主属性。
非主属性： 与上面相反，没有在任何候选码中出现过，这个属性就是非主属性。
外码： 一个属性（或属性组），它不是码，但是它是其它表的主码，这个表在现实世界中与其它的表有一定的联系，那它就是外码。

图1-1 上述常用术语的清晰说明

2、三级模式结构

数据库领域公认的标准结构是三级模式结构，它包括外模式、模式和内模式，有效地组织、管理数据，提高了数据库的逻辑独立性和物理独立性。它主要体现在对数据库进行设计的时候模式之间的转换是很重要的。

三级模式关系如下：

3、三级模式实例应用

以下通过一个简单的例子来描述。（根据现实世界所定义的实体、属性和联系往往在不同的应用场景是不一样的，下面的例子尽管有不全面的地方，但是作为简单理解概念的例子是足够啦！）

（1）概念模式：E-R图

E-R图基础概念：
1、实体-联系图(Entity Relationship Diagram)
2、矩形框：表示实体，在框中记入实体名。
3、菱形框：表示联系，在框中记入联系名。
4、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。
5、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。（对于一对一联系，要在两个实体连线方向各写1； 对于一对多联系，要在一的一方写1，多的一方写N；对于多对多关系，则要在两个实体连线方向各写N,M。)

栗子：简单图书管理系统E-R图如下：

（2）逻辑模式：关系模式

主要是根据E-R图转换为相应的关系模式（遵循第三范式）

上述E-R图转换为的关系模式如下：
​

管理员（用户名，密码）
图书（图书IBSN，图书名称，图书类别，图书单价，图书库存）
​读者（读者编号，读者姓名，读者性别，读者联系方式，读者专业，注册时间，读者类型）
​读者类型（读者类型，借阅最大数量，借阅最大天数）
​借阅（借阅编号，借阅时间，借阅数量，归还时间，图书编号，读者编号）

（3）物理模式：二维表

此模式主要是根据上述的关系模式转换为表的形式。

表1-1 学生读者基本信息表

读者编号	姓名	性别	联系方式	专业	读者类型	注册时间
20200101	白百	女	18201011129	语言类	三类	2020/09/01
20200202	赵一	男	13909890980	工商管理	二类	2020/09/01
20200303	章萌	女	15098909890	软件工程	一类	2020/09/01

表1-2 图书基本信息表

图书IBSN	图书名称	图书类别	图书单价	图书库存
211110001	数据结构	计算机	34.0	19
211110002	哈利波特	外国小说	89.5	10
211110003	计算机网络原理	计算机	39.0	12

表1-3 读者借阅书籍信息表

借阅编号	借阅时间	借阅数量	归还时间	读者编号	图书编号
000001	2020/10/01	2	2020/11/12	20200101	211110002
000002	2021/02/13	1	2021/03/16	20200203	211110001
000003	2021/04/01	1		20200303	211110003

表2-1 实体、主键、外键说明表

实体	主键	外键
读者	读者编号	读者类型名
读者类型	读者类型名
图书	图书IBSN
读者借阅书籍	借阅编号	读者编号、图书IBSN

*补充

关系型数据库的主要特征

• 1）数据集中控制
• 2）数据独立
• 3）数据共享
• 4）减少数据冗余
• 5）数据结构化

今天就先分享到这叭~~~