基本概念
关系模型建立在代数集合的基础上。
关系
1)域(Domain)
域是一组具有相同数据类型的值的集合。
例:整数,实数,介于某个取值范围的整数,长度指定长度的字符串集合,{‘男’,‘女’},介于某个取值范围的日期等
2)笛卡尔积(Cartesian Product)
给定一组域D1,D2,…,Dn,这些域中可以有相同的。D1,D2,…,Dn的笛卡尔积为:
D1×D2×…×Dn={(d1,d2,…,dn)|di?Di,i=1,2,…,n}
所有域的所有取值的一个组合,不能重复。
元组(Tuple)
笛卡尔积中每一个元素(d1,d2,…,dn)叫作一个n元组(n-tuple)或简称元组。
分量(Component)
笛卡尔积元素(d1,d2,…,dn)中的每一个值di叫作一个分量。
基数(Cardinal number)
若Di(i=1,2,…,n)为有限集,其基数为Mi(i=1,2,…,n)
在上例中,基数:2×2×3=12,即D1×D2×D3共有2×2×3=12个元组
笛卡尔积的表示方法
笛卡尔积可表示为一个二维表。表中的每行对应一个元组,表中的每列对应一个域。
3)关系(Relation)
关系
D1×D2×…×Dn的子集叫作在域D1,D2,…,Dn上的关系,表示为:R(D1,D2,…,Dn)
(R:关系名;n:关系的目或度(Degree))
注意:
关系是笛卡尔积的有限子集。无限关系在数据库系统中是无意义的。
由于笛卡尔积不满足交换律,即
(d1,d2,…,dn)≠(d2,d1,…,dn)
但关系满足交换律,即
(d1,d2,…,di,dj,…,dn)=(d1,d2,…,dj,di,…,dn)(i,j=1,2,…,n)
解决方法:为关系的每个列附加一个属性名以取消关系元组的有序性
元组
关系中的每个元素是关系中的元组,通常用t表示。
单元关系与二元关系
当n=1时,称该关系为单元关系(Unary relation)。
当n=2时,称该关系为二元关系(Binary relation)。
关系的表示
关系也是一个二维表,表的每行对应一个元组,表的每列对应一个域。
属性
关系中不同列可以对应相同的域,为了加以区分,必须对每列起一个名字,称为属性(Attribute)。
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。
在最简单的情况下,候选码只包含一个属性。称为单码(Single Key)。
在最极端的情况下,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)。
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),
关系中,候选码的属性称为主属性(Prime attribute),不包含在任何候选码中的属性称为非码属性(Non-key attribute)。
◇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
查询表:查询结果对应的表
视图表:由基本表或其他视图表导出的表,是虚表,不对应实际存储的数据
关系数据库
1)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集合构成一个关系数据库。
2)关系数据库的型与值
关系数据库的型称为关系数据库模式,是对关系数据库的描述,若干域的定义,在这些域上定义的若干关系模式。
关系数据库的值是这些关系模式在某一时刻对应的关系的集合,通常简称为关系数据库。
历史
1970年,IBM的研究员,有“关系数据库之父”之称的埃德加·弗兰克·科德(Edgar Frank Codd或E. F. Codd)博士在刊物《Communication of the ACM》上发表了题为“A Relational Model of Data for Large Shared Data banks(大型共享数据库的关系模型)”的论文,文中首次提出了数据库的关系模型的概念,奠定了关系模型的理论基础。20世纪70年代末,关系方法的理论研究和软件系统的研制均取得了很大成果,IBM公司的San Jose实验室在IBM370系列机上研制的关系数据库实验系统System R历时6年获得成功。1981年IBM公司又宣布了具有System R全部特征的新的数据库产品SQL/DS问世。由于关系模型简单明
了、具有坚实的数学理论基础,所以一经推出就受到了学术界和产业界的高度重视和广泛响应,并很快成为数据库市场的主流。20世纪80年代以来,计算机厂商推出的数据库管理系统几乎都支持关系模型,数据库领域当前的研究工作大都以关系模型为基础。
结构
单一结构
单一的数据结构----关系
现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系来表示
数据的逻辑结构----二维表
从用户角度,关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表。
但是关系模型的这种简单的数据结构能够表达丰富的语义,描述出现实世界的实体以及实体间的各种关系。
主数据库
oracle数据库是oracle公司(中文名叫甲骨文公司)的,还有SQL,access;db2是IBM的(中文名称是国际商务机器公司)。主流的关系数据库还有微软的Sql server,Sybase公司的sybase,(英孚美)软件公司的informix以及免费的MySQL等。
集合
1)操作
◇查询:选择、投影、连接、除、并、交、差
◇数据更新:插入(insert)、删除(delete)、修改(update)
查询的表达能力是其中最主要的部分
2)特点
集合操作方式:即操作的对象和结果都是集合。
(非关系数据模型的数据操作方式:一次一记录文件系统的数据操作方式)
3)种类
◇关系代数语言
用对关系的运算来表达查询要求
典型代表:ISBL
◇关系演算语言:用谓词来表达查询要求元组关系演算语言
谓词变元的基本对象是元组变量
典型代表:APLHA,QUEL
◇域关系演算语言
谓词变元的基本对象是域变量
典型代表:QBE
◇具有关系代数和关系演算双重特点的语言
典型代表:SQL
4)关系数据语言的特点
◇关系语言是一种高度非过程化的语言
a.存取路径的选择由DBMS的优化机制来完成
b.用户不必用循环结构就可以完成数据操作
◇能够嵌入高级语言中使用
◇关系代数、元组关系演算和域关系演算三种语言在表达能力上完全等价
约束
1)实体完整性
通常由关系系统自动支持
2)参照完整性
早期系统不支持,但大型系统能自动支持
3)用户定义的完整性
反映应用领域需要遵循的约束条件,体现了具体领域中的语义约束
用户定义后由系统支持
延伸
在数据库世界里,后关系数据库仍旧泰然自若,保持其本色。
在现代IT界,SQL和XML已经成为数据库的非常重要组成部分,这二者成为数据库系统结构组成部分的历史也很长久了,至于开始的时间我也很难记得了。
但是,在60年代末和70年代初,出现了具备灵活字段长度、嵌套表格、松散数据类型选择的数据库构架,这样的数据库系统不仅受市场欢迎,也得到大家的青睐。这些早期的数据库系统虽然缺乏像XML一样的标记功能,但是它们在实际工作中却表现出和XML极为类似的功能。
现在描述这些数据库系统的术语是“后关系”或者“多值”,它们没有SQL关系数据库知名,是因为这些数据库系统缺乏许多新闻的宣传度,我们很容易把它认为是一个实验而已,然后这些实验在人们的印象中就会半途而废了,最终慢慢的消失。