【数据库】关系数据模型

一、关系数据结构

1.1 相关概念

• 关系模型建立在集合代数的基础上

• 域是一组具有相同数据类型的值的集合

• 笛卡尔积：所有域的所有取值的一个组合
  

  • 不能重复
  • 表中的每行对应一个元组
  • 表中的每列对应一个域
    

• 关系：笛卡尔集的子集

  • 关系也是一个二维表关系本质就是一张二维表
  • 表的每行对应一个元组
  • 表的每列对应一个域
    

• 码（键）：由一个或多个属性组成

  • 候选码(Candidate Key)：能够唯一标识表中每一行的属性或属性组。
  • 主属性(Prime Attribute)：候选码的属性
  • 主码(Primary Key)：从候选码中选出的一个，用于唯一标识每一行。
  • 全码(All-key):关系的所有属性是这个关系的候选码
  • 外码：如果一个关系R中的一个属性F对应着另一关系S的主码K，那么F在关系R中称为外码
    

• 关系模式：是对关系的描述 eg.学生(学号,姓名 ,年龄,性别,籍贯)

关系模式与关系的区别

特性	关系模式	关系
定义	关系的结构描述（表头）	关系的具体实例（数据）
内容	属性名、数据类型、约束	具体的元组（行）
状态	静态的	动态的（数据会变化）
类比	类似于“表格的框架”	类似于“表格中的数据”
示例	Student(StudentID, Name, Age, Department)	具体的学生数据（如 Alice, Bob 的记录）

• 关系数据库：在一个给定的应用领域中，所有实体及实体之间联系的关系的集合构成一个关系数据库。 例:教学管理数据库中有四个关系：教师关系T，课程关系C，学生关系S，选课关系SC
• 关系数据库模式是关系数据库的型，是对关系数据库的描述
  

1.2 三类关系

• 基本关系（基本表或基表）:实际存在的表，是实际存储数据的逻辑表示

  • 列是同质的：每一列中的分量是同一类型的数据，来自同一个域
  • 不同的列可出自同一个域，其中的每一列称为一个属性,不同的属性要给予不同的属性名
  • 列的顺序无所谓
  • 任意两个元组不能完全相同
  • 行的顺序无所谓
  • 分量必须取原子值
    

• 查询表：查询结果对应的表

• 视图：由基本表或其他视图导出的表，是虚表，不对应实际存储的数据

二、关系操作

• 常用的关系操作：查询、插入、删除、修改
• 关系操作的特点： 集合操作方式
• 关系数据语言的种类
  • 关系代数语言
  • 关系演算语言
  • 具有上两者双重特点的语言.如 SQL
• 关系数据语言的特点
  • 是一种高度非过程化的语言
  • 能够嵌入高级语言中使用

三、完整性约束

• 关系模型的完整性规则是指对关系的某种约束条件

• 关系模型中三类完整性约束：

  • 实体完整性
  • 参照完整性
  • 用户定义的完整性

• 实体完整性和参照完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，被称作是关系的两个不变性，应该由关系系统自动支持

3.1 实体完整性

• 定义：实体完整性规则是针对 基本关系（Base Relation） 而言的，它要求 主属性（Primary Attribute） 不能取空值（NULL）。

• 实体完整性规则的必要性
  • 唯一标识：主码的唯一性确保了每个实体或联系在关系中是唯一的。
  • 避免歧义：现实世界中的实体和实体间的联系都是可区分的，即它们具有某种唯一性标识。如果主属性允许空值，可能会导致多个元组无法区分，从而破坏关系的唯一性。
  • 数据一致性：实体完整性规则是确保数据一致性和正确性的重要约束。

3.2 参照完整性

• 定义：参照完整性规则就是定义外码与主码之间的引用规则。 外码的取值必须为：空值或者被参照表中某个元组的主码值
  

3.3 用户定义的完整性

• 定义：用户定义的完整性是针对某一具体关系数据库的约束条件，反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求