数据库中的数据模型，关系模型与关系代数

墨蓝 2022-12-14 03:48 161阅读 0赞

> “成功的路上并不挤，只是你淘汰了你自己”，你好，我是梦阳辰，未来我陪你一起成长。

# 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。  
![在这里插入图片描述][20201013090025164.png_pic_center]

**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：**  
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示例：  
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> “ 认真生活，就能找到生活藏起来的糖果。”

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