数据库中的数据模型，关系模型与关系代数

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01.数据模型

模型是现实世界的模拟和抽象。

数据模型是模型的一种，实现实世界对象特征的一种抽象。

数据模型应满足三方面要求：

1）便于在计算机中实现。

2）容易被人理解

3）能够较真的模拟真实世界

数据模型是用来描述数据，组织数据和对数据进行操作的。

数据模型的三部分：
数据结构：描述实体的构成和联系。

数据操作：对数据库的查询与更新。

完整性约束：对数据施加规则和限制。

数据模型的类型：
1）概念模型
概念模型是对真实世界中问题域内的事物的描述。主要用来描述一个单位的概念化结构。

数据库的设计阶段,摆脱了计算机系统及DBMS的具体技术问题，可以集中精力去分析数据以及数据之间的联系。

表示概念模型最常用的就是实体联系图（E-R图），其基本要素是实体，属性和联系，表示方法为：

实体：用矩形表示，矩形框内写明实体名。
属性：用椭圆形表示，用无向边将其与相应的实体连接起来。
联系：用菱形表示，框内写明联系名，并用无向边与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型。

2）逻辑模型：
逻辑模型即数据的逻辑结构，是具体的DBMS所支持的数据模型，它的目标是尽可能详细地描述数据，但不考虑数据在物理上如何实现。它既要面向用户，又要面向系统。

它包括所有的实体和关系，确定每个实体的属性，定义每个实体的主键，指定实体的外键（其他表的主键)。并根据需要进行范式化处理。

常用的逻辑模型：
层次模型
用树形结构表示数据及关系。

网状模型
用网络结构表示数据及关系。

关系模型
用二维表结构表示数据及关系。

3）物理模型：
物理模型是在逻辑模型的基础上，进行数据库体系结构设计，真正实现数据在数据库中的存放。其目标是指定如何用数据库模式来实现逻辑模型，以及真正的保存数据。

02.关系模型

关系模型是由美国IBM公司San Jose研究室的研究员E.F.Codd在1970年提出来的，是目前最常用的数据模型。

定义：即关系的描述，是用公式来描述数据之间的关系。

1.表示形式：关系名（属性名1，属性名2…)

2.主键：加粗

3.外键：倾斜

学生表（学号，姓名，性别，专业号，年龄…）
课程表（课程编号，课程名称，学分…）
成绩表（学号，课程号，成绩）

关系模型的专业术语：
关系：一个关系对应一张二维表。

元组：关系中的一行为一个元组。

属性：关系中的一列，包括属性类型，属性名，属性值。

域：属性的取值范围。

分量：元组中的一个属性值。

码（key)
候选码：若关系中的某一属性的值能唯一的标识一个元组。

主码：也叫主属性或主键，候选码选定一个为主码。

外码:也叫外键。关系中的一个属性不是该关系的主码，而是另外一个关系的主码。

常用的关系操作：
集合操作：
并，交，差，笛卡儿积，除

数据查询：
选择，投影，连接

数据更新：
插入，删除，修改

数据约束：

1）实体完整性约束：
主键是否为空。

2）参照完整性约束：
外键是否为空

3）域完整性约束：
属性值的范围。
4）用户定义完整性约束
设置字段的有效性规则。

03.关系代数

关系代数是一种抽象的查询语言，通过使用各类运算符来对关系的进行运算，以表达查询。关系代数中的运算符包括4大类：
1）比较运算
大于，小于,等于…

2）逻辑运算
非，与，或

3）集合运算
并，差（-），交，广义笛卡尔乘积

4）关系运算
专门的关系运算包括选择(σ)、投影(π)、连接(⋈) 、除(÷)四种运算

选择，限制条件，筛选。

投影：把若干列刷选出来。

连接：笛卡尔积运算再筛选。

等值连接(equi-join)是从关系R与S的广义笛卡尔积中选取A、B属性值相等的那些元组
等值连接：
自然连接(natural-join)是一种特殊的等值连接，要求两个关系具有相同的属性组，在结果中把重复的属性列去掉。

除运算：

示例：

“ 认真生活，就能找到生活藏起来的糖果。”