数据库系统——第三讲 关系模型之基本概念
数据库系统——第三讲 关系模型之基本概念
- 什么是关系模型
- 什么是关系
- 关系有什么特性
- 候选码与外码
- 关系模型的完整性
- 小结
什么是关系模型
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。
关系模型最早由E.F.Codd在1970年提出，是从表(Table)及表的处理方式中抽象出来的, 是在对传统表及其操作进行数学化严格定义基础上，引入集合理论与逻辑学理论提出的，是数据库的三大经典数据模型之一, 也是现在大多数商品化数据库系统所仍然使用的数据模型，标准的数据库语言(SQL语言)是建立在关系模型基础之上的, 数据库领域的众多理论也都是建立在关系模型基础之上的。
关系模型的三个要素(详细内容在后面讲述)
- 基本结构：Relation/Table
- 基本操作：Relation Operator
并、差 、广义积、选择、投影、交、连接、除运算 - 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
什么是关系
- 域(Domain)
一组值的集合，这组值具有相同的数据类型
如整数的集合、字符串的集合、全体学生的集合
再如, 由8位数字组成的数字串的集合，由0到100组成的整数集合
集合中元素的个数称为域的基数(Cardinality)
- 笛卡尔积(Cartesian Product)
一组域D1 , D2 ,…, Dn的笛卡尔积为:
D1×D2×…×Dn = { (d1 , d2 , … , dn) | di∈Di , i=1,…,n }
笛卡尔积的每个元素(d1 , d2 , … , dn)称作一个n-元组（n-tuple）
- 关系(Relation)
一组域D1 , D2 ,…, Dn的笛卡尔积的子集
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)
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。
- 关系模式与关系
同一关系模式下，可有很多的关系
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
关系模式是稳定的；而关系是某一时刻的值，是随时间可能变化的
关系有什么特性
- 列是同质：即每一列中的分量来自同一域，是同一类型的数据
- 不同的列可来自同一个域，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。
- 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 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
候选码与外码
关系中的一个属性组，其值能唯一标识一个元组，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 。
例如：“学生(S#, Sname, Sage, Sclass)”，S#就是一个候选码，在此关系中，任何两个元组的S#是一定不同的，而这两个元组的Sname, Sage, Sclass都可能相同(同名、同龄、同班)，所以S#是候选码。
再如：“选课(S#, C#, Sname, Cname, Grade)”，(S#,C#)联合起来是一个候选码。
主码(Primary Key)/主键：
当有多个候选码时，可以选定一个作为主码。
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：
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。外码(Foreign Key)/外键
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，则称这个属性组为R的外码或外键。
关系模型的完整性
重点与难点：实体完整性，参照完整性和用户自定义的完整性
一、实体完整性
1、关系的主码中的属性值不能为空值；
2、 空值：不知道或无意义的值；
3、意义：关系中的元组对应到现实世界相互之间可区分的一个个个体，这些个体是通过主码来唯一标识的；若主码为空，则出现不可标识的个体，这是不容许的。
二、参照完整性
1、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。
2、意义：如果关系R1的某个元组t1参照了关系R2的某个元组t2，则t2必须存在。
3、例如关系Student在D#上的取值有两种可能:
（1）空值，表示该学生尚未分到任何系中。
（2）若非空值，则必须是Dept关系中某个元组的D#值，表示该学生不可能分到一个不存在的系中。
三、用户自定义完整性
1、用户针对具体的应用环境定义的完整性约束条件
2、如S#要求是10位整数，其中前四位为年度，当前年度与他们的差必须在4以内
小结
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