数据库第二章：关系数据库

关系数据库，是建立在关系数据库模型基础上的数据库，借助于集合代数等概念和方法来处理数据库中的数据，同时也是一个被组织成一组拥有正式描述性的表格，该形式的表格作用的实质是装载着数据项的特殊收集体，这些表格中的数据能以许多不同的方式被存取或重新召集而不需要重新组织数据库表格。关系数据库的定义造成元数据的一张表格或造成表格、列、范围和约束的正式描述。每个表格（有时被称为一个关系）包含用列表示的一个或更多的数据种类。干货满满，赶快收藏学起来吧！

关系数据库

• 关系数据库是支持关系模型的数据库系统
• 关系数据结构及形式化定义
  • 集合论角度定义
    • 域
      • 一组具有相同数据类型的值的集合
      • 基数
        • 一个域允许的不同取值个数
    • 笛卡儿积
      • 域上的一种集合运算
      • D1×D2×...×Dn={（d1，d2，...，dn）|di∈Di，i=1，2，...，n}
      • n元组/元组（d1，d2，...，dn）
      • 分量di
      • 基数M=m1×m2×...×mn
    • 关系
      • 值
      • R（D1,D2,...,Dn）
        • 关系的名称R
        • 目/度n
          • 单元关系/一元关系
          • 二元关系
          • n目关系
        • 候选码
          • 关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，而其子集不能，则该属性组为候选码
          • 主码（primary key）：若一个关系有多个候选码，则选定其中一个
          • 全码（all-key）：所有属性是这个关系模式的候选码
        • 属性
          • 主属性
          • 非主属性/非码属性
            • 不包含在任何候选码中的属性
      • 类型
        • 基本关系/基本表/基表
          • 实际存在的表，是实际存储数据的逻辑表示
          • 性质
            • 列是同质的
            • 不同的列可出自同一个域，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
            • 列的顺序可以任意交换
            • 任意两个元组的候选码不能取相同的值
            • 行的顺序可以任意交换
            • 每个分量都必须是不可分的数据项
        • 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
    • 关系模型
      • 关系的描述
      • 型（静态的、稳定的）
      • R(U,D,DOM,F)
        • R：关系名
        • U：组成该关系的属性名集合
        • D：U中属性所来自的域
        • DOM：属性向域的映像集合
        • F：属性间数据的依赖关系集合
        • 简记为R(U)或R(A1,A2,...,An)
  • 关系数据库
    • 型（关系数据库模式）：对关系数据库的描述
    • 值（关系数据库）：这些关系模式在某一时刻对应的关系的集合
  • 关系模型的存储结构
• 关系的完整性
  • 实体完整性
    • 实体完整性规则：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（null value） 空值：第三章
  • 参照完整性
    • 参照完整性规则： 对于基本关系R中的每个元组在F上的值必须 1、或者取空值 2、或者等于S中某个元组的主码值
  • 用户定义的完整性
    • 针对某一具体关系数据库的约束条件，它反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义条件
  • 关系的两个不变性
• 关系操作
  • 基本的关系操作
    • 查询（query）
      • 选择（select）
      • 投影（project）
      • 差（except）
      • 交（intersection）
      • 笛卡儿积
      • 连接（join）
      • 除（divide）
      • 并（union）
      • 基本操作
    • 插入（insert）
    • 删除（delete）
    • 修改（update）
  • 关系数据语言的分类
    • 关系代数语言（例如ISBL）
    • 关系演算语言
      • 元组关系演算语言（例如ALPHA、QUEL）
      • 域关系演算语言（例如QBE）
    • 具有关系代数和关系演算双重特点的语言（例如SQL）
      • 结构化查询语言（SQL）
• 悬浮元组
  • 连接操纵中被舍弃的元组
  • 外连接
    • 把悬浮元组保存在结果关系中，而在其他属性上填空值（NULL）
  • 左外连接
    • 只保留左边关系R中的悬浮元组
  • 右外连接
    • 只保留右边关系S中的悬浮元组
• 记号
  • 元组t中相应于属性Ai的一个分量
  • 属性列/属性组
  • 元组的连接/元组的串接
  • 象集
    • 表示R中属性组X上值为x的诸元组在Z上分量上的集合 Zx={t[Z]|t∈R，t[X]=x}
• 相关定义
  • 外码（foreign key）
  • 参照关系
  • 被参照关系/目标关系
• 关系完备性
  • 一个关系数据语言能够表示关系代数可以表示的查询，称为具有完备的表达能力
• 早期的关系操作能力的表示
  • 代数方式
    • 关系代数
      • 用对关系的运算来表达查询
      • 运算对象：关系
      • 运算符
        • 传统的集合运算符
          • 二目运算符，“水平”方向
          • 并
            • ∪
          • 差
            • -
          • 交
            • ∩
          • 笛卡儿积
            • ×
        • 专门的关系运算符
          • 选择（行的角度）
            • σ
          • 投影（列的角度）
            • 不仅取消了原关系中的某些列，还可能取消某些元组（取消重复行）
          • 连接（行和列的角度）
            • 常用连接
              • 等值连接
              • 自然连接
          • 除运算（行和列的角度）
      • 运算结果：关系
  • 逻辑方式
    • 关系演算
      • 元组关系演算
      • 域关系演算
• 操作方式
  • 一次一集合/集合操作方式（关系操作）：操作的对象和结果都是集合
  • 一次一记录（非关系数据模型的数据操作方式）
• 范式（Normal Form，NF）
• 关系模型
  • 关系数据结构
  • 关系操作集合
  • 关系完整性约束