关系数据库

《数据库系统概论》第二章的思维导图总结，包括：关系数据结构及形式化定义、关系操作、关系的完整性、关系代数、关系演算。在学习时可以作为大致框架来参考。

关系数据库

• 关系数据结构及形式化定义
  • 关系（关系模型的唯一数据结构）
    • 域（domain）
      • 一组具有相同数据类型的值的集合
    • 笛卡尔积（Cartesian product）
      • 域上的一种运算
      • 元组
      • 分量
        • 元组的每一个值
      • 基数
        • 一个域允许的不同取值个数
    • 关系（relation）
      • 笛卡尔积运算结果的子集
      • 关系的目（或度）
      • 候选码
        • 特例
          • 主码
      • 三种类型
        • 基本关系（表）
          • 基本关系的六条性质
          • 实际存在的表，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
          • 由基本表或者是其它视图导出的表，是虚表
  • 关系模式
    • 定义
      • 关系的描述称为关系模式
    • 形式化表示
      • R（U, D, DOM, F）
      • 关系名（属性名集合， 属性所来自的域， 属性向域的映像集合， 数据的依赖关系集合）
    • 关系模式通常可以简记为R（U）
  • 关系数据库
    • 【型】关系数据库模式
      • 对关系数据库的描述
      • 包括若干域的定义，以及在这些域上定义的若干关系模式
    • 【值】
      • 关系模式某一时刻对应的关系的集合，通常就称为关系数据库
  • 关系模型的存储结构
    • 由数据库管理系统来决定如何组织
• 关系操作
  • 基本的关系操作
    • 查询
      • 选择、投影、连接、除、并、差、交、笛卡尔积等
    • 插入、删除、修改
  • 特点
    • 操作的对象和结果都是关系——一次一集合（set-at-a-time）
      • 非关系数据模型的数据操作方式是一次一记录模式（record-at-a-time）
  • 关系数据语言的分类
    • 关系代数语言
    • 关系演算语言
      • 元组关系演算语言
      • 域关系演算语言
    • 具有关系代数和关系演算双重特点的语言
      • 例如SQL
• 关系的完整性
  • 实体完整性 （entity integrity）
    • 规则
      • 若属性（指一个或一组属性）A是基本关系R的主属性，则A不能取空值。
        • 空值：“不知道”或“不存在”或“无意义”的值。
    • 规则说明
      • 实体完整性规则是针对基本关系而言的，一个基本表通常对应现实世界的一个实体集。
      • 现实世界中的实体集是可区分的，即它们具有某种唯一性标识
      • 相应地，关系模型中以主码作为唯一性标识
      • 主码中的属性即主属性不能取空值
  • 关系 的两个 不变性
  • 参照完整性 （referential integrity）
    • 参照关系和被参照关系
      • 设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的码，Ks是基本关系S的主码。 如果F与Ks相对应，则称F是R的外码，并称基本关系R为参照关系（referencing relation），基本关系S为被参照关系（referenced relation）或目标关系。
    • 规则
      • 若属性（或属性组）F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码Ks相对应（基本关系R和S不一定是不同的关系），则对于R中的每个元组在F上的值必须为
        • 空值（F的每个属性值均为空值）
        • S中某个元组的主码值
  • 用户定义的完整性 （user-defined-integrity）
    • 针对某一具体的关系数据库的约束条件
    • 反应某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求
• 关系代数
  • 是一种抽象的查询语言，用对关系的运算来表达查询
    • 运算对象和运算结果
      • 关系
    • 运算符
      • 集合与比较运算符
      • 专门的关系运算符
  • 传统的集合运算
    • 传统的集合运算是二目运算，包括并、交、叉、笛卡尔积4种运算
    • 运算对象应该具有相同的目，且相应的属性取自同一个域
  • 专门的关系运算
    • 选择（限制）（selection）
      • 针对元组进行操作
      • 在关系R中选择满足给定条件的元组
    • 投影 （projection）
      • 从关系R中选择出若干属性列组成新的关系
      • 投影之后不仅取消了原关系中的某些列，而且还取消了某些元组
    • 连接 （join）
      • 连接也称为θ连接
      • 是从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组
      • θ为“=”的连接运算称为等值连接
      • 自然连接是一种特殊的等值连接
      • 悬浮元组是在连接过程中被舍弃的元组
      • 外连接
        • 把悬浮元组中的其它属性填空值也保存在结果中
        • 分为左外连接和又外连接
    • 除运算 （division）
      • 同时从行和列的角度进行运算
• 关系演算
  • 以数理逻辑中的谓词演算为基础
  • 分类
    • 元组关系演算（ALPHA语言）
      • 语句基本格式
        • 操作语句 工作空间名 (表达式) : 操作条件
      • 主要语句
        • GET、PUT、HOLD、UPDATE、DELETE、DROP
      • 检索操作
      • 更新操作
        • 插入操作
          • 用PUT实现
        • 修改操作
        • 删除操作
        • 先HOLD读入在具体修改（UPDATE）删除（DELETE）
    • 域关系演算 （QBE语言）
      • 以元组变量的分量（即域变量）为谓词变元的基本对象
      • QBE操作框架
      • 示例元素
        • 某个域中可能的一个值，不必是查询结果中的元素
      • 检索操作
        • 简单查询
        • 条件查询
        • 聚集函数
        • 对结果排序
      • 更新操作