数据库原理 03关系模型的基本概念

重点与难点

一组概念的区分：

围绕关系的相关概念：域、笛卡儿积、关系、关系模式、关键字/键/码、外码/外键、主码/主键、主属性/非主属性。

三个完整性：实体完整性、参照完整性、用户定义完整性

概述

形象的说：一个关系（relation）就是一个table。

关系模型就是处理table的，他由三部分组成：包括描述数据库各种关系的基本结构形式(table)、关系运算（table和table之间可能发生的各种运算）、完整性约束(这些操作应该遵循的约束条件)。

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。

关系代数的示例：基于集合的运算（数学语言）

也就是说操作的对象和结果都是集合，是一次一集合的操作（Set-at-a time）。

而非关系型数据的操作通常是一次次记录（Record-at-a time）。

以下是基于关系代数设计的数据库语言：ISBL（计算机语言）

ISBL是用计算机可以识别的符号表征关系代数的运算符号。

元组演算是基于逻辑的演算（数学语言）。

基于元组演算设计了数据库语言：Ingress系统的QUEL（计算机语言）

域演算和元组演算类似但是域演算是基于示例的运算（以示例为单位）。

基于域演算设计的数据库语言示例：QBE: Query By Example（计算机语言）

综述：关系运算

什么是关系？

表的基本构成要素

其中列的取值范围叫：

域（Domain）

元组

笛卡儿积的每个元素（d1,d2,d3,,,,,,dn）成为一个n元组。

由于笛卡儿积中并不是所有的元组都是有意义的，由此我们从中抽取一些有意义的作为关系。

关系(Relation)

由于关系的不同列可能来自同一个域，那么作为区分需要为每一列起一个名字叫：属性名

属性名和域名是不一样的，域名是域的名字，但是属性名是关系里面的。

关系可以如下描述：

其中A是关系的属性名，而D是属性来源的域名。这种用属性名来表示关系的描述方式称为关系模式或者表标题。

例如下图的关系为一三目关系，描述为 家庭（丈夫：男人，妻子：女人，子女：儿童） 或者 家庭（丈夫，妻子，女人） 

关系模式R(A1:D1 , A2:D2 , … , An:Dn )中属性指向域的映像在很多DBMS中通常直接说明属性的类型长度。例如：

关系模式与关系：

思维回顾

关系有哪些特性

例如：

列位置互换性：区分哪一列是靠列名

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)

关系是以内容(名字或值)来区分的，而不是属性在关系的位置来区分，如下面两个关系是完全相同的关系

理论上，关系是由集合来定义的，这就要求关系的任意两个元组不能完全相同。（满足集合的特性：集合内不能有两个完全相同的元素），现实应用中表可能并不完全遵守此特性。【元组相同是指两个元组的每个分量都相同】

属性不可再分特性:又被称为关系第一范式

关系上一些重要概念 候选键/候选码

依靠候选码我们可以把关系里面每一个元组都区分开，候选码可以唯一标识一个元组。

以上选课关系模型里面学生编号和课程代码就是一个候选码，但有时候候选码不止一个，可能有很多组。

主键/主码

当有多个 候选码/候选键 的时候，可以选用一个作为 主码/主键。

DBMS以主键作为主要线索管理关系中的各个元组。

主属性和非主属性

包含在任何一个候选码中的属性我们称之为主属性，而其他的就是非主属性。

最简单的候选码只有一个主属性。

最极端的所有属性构成这个关系的候选码称之为全码（AII-Key）。

外码（Foreign Key）/外键

关系R中的一个属性组，他不是R的候选码，但是他和另一个关系S的候选码相对应，那么就称这个属性是关系R外键/外码。

两个关系通常是用 外键/外码 连接起来的。

小结

关系模型的完整性

实体完整性：（针对主码而言）

关系的主码中的属性值不能为空值。

空值是不能参与算术比较，或者逻辑运算的。

参照完整性：（针对外码而言）

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值或者等于R2 中某个元组的Pk 值， 或者为空值。

参照完整性为了保证两个关系之间联系的正确性。

用户自定义完整性：（用户自定义的限制条件要满足）

用户针对具体的应用环境定义的完整性约束条件。

由于我们用的字符类型定义的范围还是太大，有时候我们需要进一步用户自定义属性条件。

DBMS系统提供了一套定义机制，让用户对某些属性定义相关的完整性约束。

当有更新操作发生的时候DBMS将自动按照完整性约束条件来检验更新操作的正确性，即是否符合用户自定义的完整性。