数据库系统概述 2.1关系模型概述

本是古典何须时尚 2023-09-29 13:01 15阅读 0赞

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*  一、关系数据结构及形式化定义
 *   *  1.关系
     *  2.关系的表示
 *  二.关系模式
 *   *  1.关系模式的定义
     *  2.关系模式与关系
 *  三、关系数据库
 *   *  1.关系数据库定义
     *  2.关系数据库的型与值
 *  四、关系模型的存储结构

## 一、关系数据结构及形式化定义 ##

### 1.关系 ###

*  单一的数据结构-关系
    
     *  现实世界的实体以及实体之间的各种联系都可以用关系来表示
 *  逻辑结构–二维表
    
     *  从用户角度来看，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表
 *  关系模式是建立在集合代数的基础上

接下来看和关系相关的几个名词

*  域
    
     *  域是一组具有相同数据类型的值的集合
     *  数学中的取值范围在数据库中就是域
 *  笛卡尔积

> 笛卡儿积就是关系代数里的一个概念，表示两个表中的每一行数据任意组合的结果。比如：有两个表，左表有m条数据记录，x个字段，右表有n条数据记录，y个字段，则执行交叉连接后将返回m\*n条数据记录，x+y个字段。笛卡儿积示意图如图所示。  
> ![在这里插入图片描述][eab6aaba27cc4125a81155e8d2f35f5b.png]

*  元组
    
     *  笛卡尔积中每一个元素称为一个n元组，简称元组
     *  在我们的二维表中一行就是一个元组
 *  分量
    
     *  笛卡尔积元素(d1,d2,d3,…,dn)中的每一个值di称为一个分量  
        ![在这里插入图片描述][a6ea24a5fe134d5d8eddcde87859117c.png]
     *  基数
        
         *  基数是针对域来说的
         *  一个域允许的不同取值个数称为这个域的基数。若Di（i=1，2，……，n）为有限集，其基数为mi（i=1，2，……，n），则 D1 \* D2 \* …… \* Dn 的基数M为：![M= \\prod\_\{i=1\}^\{n\}mi][M_ _prod_i_1_n_mi]  
            ![在这里插入图片描述][09ebbb6d0b94411796481c9608a1264a.png]
         *  笛卡尔积可表示为一张二维表，表中的每行对应一个元组，表中的每一列的值来自同一个域。
 *  关系：D1 \* D2 \* …… \* Dn的子集叫做在域D1，D2，……，Dn上的关系，表示为 R(D1，D2，……，Dn).
    
     *  这里的 R 表示关系的名字(二维表的名字)，n 是关系的目或度。比如二维表有5个属性，那么关系的目就是5 
        
         *  关系中的每个元素是关系中的元组，通常用 t 表示。
         *  当n=1时，称该关系为单元关系，或一元关系。
         *  当n=2时，称该关系为二元关系。
         *  D1,D2,…DN表示属性名

![在这里插入图片描述][c610cbf11a8e4fbb9fbbb008911e2497.png]

### 2.关系的表示 ###

*  关系的表示
    
     *  关系也是一个二维表，表的每一行对应一个元组，表的每一列对应一个域，一个属性
 *  属性
    
     *  关系中不同列可以对应相同的域，为了进行区分，对每一个列起名字，叫做属性，n目关系必有n个属性
 *  码
    
     *  候选码（Candidate key）
        
         *  若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为候选码  
            简单的情况：候选码只包含一个属性
         *  比如说学生的学号和身份证号都可以唯一确定一条记录，这个时候选择哪一个都可以，它们都是候选码
     *  全码（All-key）
        
         *  最极端的情况：关系模式的所有属性组是这个关系模式的候选码，称为全码（All-key）
         *  也就是说给一个属性，不能确定是哪一条记录
         *  下面这个表是学生选课表，一个学生选了很多的课，根据学号，或者课程号，我们并不能唯一确定一条记录，不过学号和课号联合在一起，可以唯一确定
         *  最坏的情况就是，要给出表中所有的属性，我们才可以唯一确定一条记录，这样叫做全码

学生选课表

*  主码  
    若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码（Primary key）  
    主码和码的关系就像班长和班长候选人之间的关系
 *  主属性  
    候选码的属性称为主属性（Prime attribute）
 *  非主属性  
    不包含在任何侯选码中的属性称为非主属性（Non-Prime attribute）或非码属性（Non-key attribute）
 *  三类关系  
     ①基本关系(基本表):实际存在的表,是实际存储数据的逻辑表示  
    ②查询表：查询结果对应的表(虚拟的表)  
    ③视图表：由基本表或其他视图表导出的表，是虚拟的表，不对应实际存储的数据
 *  基本关系的性质  
    ① 列是同质的（Homogeneous）  
    ② 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  
    ③ 列的顺序无所谓,，列的次序可以任意交换  
    ④ 任意两个元组的候选码不能相同  
    ⑤ 行的顺序无所谓，行的次序可以任意交换  
    ⑥ 分量必须取原子值(这是规范条件中最基本的一条)  
    ![在这里插入图片描述][c923547ed6574926be2de80150c5f8d9.png]

## 二.关系模式 ##

### 1.关系模式的定义 ###

关系模式是对关系的描述，关系模式是型，关系是值

*  元组集合的结构
    
     *  属性构成、属性来自的域、属性和域之间的映像关系
     *  一个关系通常由赋予它的元组语义确定
     *  现实的世界还存在着完整性约束  
        ![在这里插入图片描述][c2aa3701f8f646e6afc3c6cc17d19c68.png]

### 2.关系模式与关系 ###

关系模式是静态的，稳定的  
关系是动态的，随着世界不断变化的

> 就相当于我们现在有一个模具，通过它可以生产产品，这个模具是固定不变的，但是生产出来的产品是不一样的

关系是关系模式在某一时刻的状态或内容，在实际工作中，关系模式和关系往往统称位关系，需要通过上下文加以区别

## 三、关系数据库 ##

### 1.关系数据库定义 ###

关系数据库:所有关系的集合构成一个关系数据库

### 2.关系数据库的型与值 ###

①关系数据库的型: 关系数据库模式，是对关系数据库的描述  
②关系数据库模式:  
若干域的定义，在这些域上的若干关系模式  
③关系数据库的值: 关系模式在某一时刻对应的关系的集合，通常称为关系数据库

## 四、关系模型的存储结构 ##

①有的关系数据库管理系统中一个表对应一个操作系统文件，将物理数据组织交给操作系统完成  
②有的关系数据库管理系统从操作系统那里申请若干个大的文件，自己划分文件空间，组织表、索引等存储结构，并进行存储管理

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