全國計(jì)算機(jī)等級(jí)考試四級(jí)復(fù)習(xí)綱要六

　　五、關(guān)系數(shù)據(jù)庫
　　
　　1.表格

　　表格（或簡(jiǎn)稱表）表示了用戶的特定類型（Type）的一些實(shí)體。表頭由一些屬性名（Attribute Name）組成，每個(gè)屬性名對(duì)應(yīng)于一列。在表上屬性名必須唯一，不允許重名。表體是由一些行或元組（tuple）、或記錄（record）組成。一個(gè)元組對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)的文件結(jié)構(gòu)中的一個(gè)記錄，一個(gè)記錄含有若干個(gè)域（field）用以存儲(chǔ)屬性值（Attribute value）。一個(gè)元組對(duì)應(yīng)于一個(gè)“用戶”實(shí)體的出現(xiàn)（occurrence）。表體中每一行和某一列的交叉點(diǎn)（相當(dāng)于記錄中的域）上保存一個(gè)屬性值。這個(gè)屬性值叫做這一行（或這個(gè)實(shí)體出現(xiàn)）的相應(yīng)屬性值。表體中每一列可以保存的值對(duì)應(yīng)于某種屬性類型（Type of Attribute），也就是說，這一列的屬性值只能取這個(gè)屬性類型的值。某個(gè)屬性所能取的所有值的集合叫做這個(gè)屬性的值域（Domain of Attribute）。類型和值域的對(duì)應(yīng)關(guān)系是一對(duì)多的。一個(gè)類型有一個(gè)值域，但一個(gè)值域可以作為多個(gè)類型，基名稱不同，但實(shí)質(zhì)上值域一樣。實(shí)際上，類型是對(duì)值域的命名。能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的屬性稱之為關(guān)鍵屬性（Primary Key Attribute）或簡(jiǎn)稱為主關(guān)鍵字（Primary Key）。主關(guān)鍵字有時(shí)是由多個(gè)屬性組成的，此時(shí)的主關(guān)鍵字叫做組合關(guān)鍵字（Conˉcatenated primary Key）。有的時(shí)候，表中必須由一些組合的主關(guān)鍵字才能唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組，也就是說，不存在能作關(guān)鍵字的一個(gè)屬性。這時(shí)為了方便，往往引入一個(gè)附加的屬性并稱之為外來關(guān)鍵字（Foreigh Key）來作主關(guān)鍵字。外來關(guān)鍵字為以后檢索和查詢帶來了方便，但也增加了信息冗余。
　　
　　2.表名、表頭和表體

　　表名、表頭和表體在關(guān)系模型中具有不同的作用或功能，因而也具有完全不同的性質(zhì)。表頭是一個(gè)屬性的集合，它規(guī)定了表的結(jié)構(gòu)。表體是一個(gè)特殊的集體，稱作為關(guān)系（relation）�！瓣P(guān)系模型”中的“關(guān)系”一詞就是指表體中的這個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，表名對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)庫名（或關(guān)系名），表頭對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)描述（或結(jié)構(gòu)描述），表體對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)庫。表體是數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容及數(shù)據(jù)庫操作的對(duì)象。另外，有兩個(gè)概念必須加以強(qiáng)調(diào):型（type）和值或出現(xiàn)（occurence）。表頭定義了實(shí)體（或元組）的型，也就是說規(guī)定了實(shí)體（或元組）的值域。而表體則給出了實(shí)體（或元組）的出現(xiàn)。出現(xiàn)是型中的一個(gè)值。

　　3.關(guān)系的數(shù)學(xué)定義

　　關(guān)系模型是建立在集合論（Set Theory）的基礎(chǔ)之上的。現(xiàn)在，開始用集合論的術(shù)語來嚴(yán)格地定義數(shù)學(xué)上的關(guān)系，即給出關(guān)系的數(shù)學(xué)定義。定義1 域（Domain）是值（value）的集合。

　　4.關(guān)系模型

　　關(guān)系模型由三部分組成:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（即關(guān)系）、關(guān)系操作、關(guān)系的完整性。下面將對(duì)這三個(gè)部分進(jìn)行分別的討論。（1）單一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)———關(guān)系 在關(guān)系模型中，無論是實(shí)體還是實(shí)體之間的聯(lián)系均由單一的類型結(jié)構(gòu)—關(guān)系來表示。在前面，已給出了關(guān)系和域的數(shù)學(xué)定義，介紹了n元關(guān)系、元組和屬性等概念。下面介紹關(guān)鍵字、關(guān)系模式和關(guān)系數(shù)據(jù)庫等一些基本概念。關(guān)鍵字 關(guān)系中的某一組屬性，若其值可以唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組，則稱該屬性組為一個(gè)候選關(guān)鍵字（Candidate Key）。若一個(gè)關(guān)系有多個(gè)候選關(guān)鍵字，則可以任選其中一個(gè)作為主關(guān)鍵字（Primary Key）。主關(guān)鍵字中的諸屬性被稱為主屬性。關(guān)系模式 關(guān)系的描述稱為關(guān)系模式。它包括:關(guān)系名、組成關(guān)系的諸屬性名、屬性到域的映象、屬性間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系等等。所以，關(guān)系模式由關(guān)系名、諸屬性名和屬性到域的映象三個(gè)部分組成，關(guān)系模式通常簡(jiǎn)記為R（A 1 ，A 2 ，…，A n ），其中R是關(guān)系名，A 1 ，A 2 ，…，A n 為諸屬性名。屬性到域的映象一般通過指定屬性的類型和長(zhǎng)度來說明。某個(gè)關(guān)系模式在某一時(shí)刻所具有的狀態(tài)是指關(guān)系的外延，即元組的集合。關(guān)系的外延內(nèi)容有時(shí)簡(jiǎn)稱為關(guān)系。但關(guān)系模式和關(guān)系的內(nèi)容有時(shí)也統(tǒng)稱為關(guān)系。讀者可以從上下文中區(qū)別其確切的含義。形象地說，關(guān)系模式是關(guān)于表名和表頭的描述，而關(guān)系的內(nèi)容是表體。關(guān)系數(shù)據(jù)庫 在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，要分清型和值兩個(gè)基本概念。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的型是指數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)描述，它包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫名、若干屬性的定義，以及這些屬性上的若干關(guān)系關(guān)系模式。亦稱為數(shù)據(jù)庫的內(nèi)涵（Intension），數(shù)據(jù)庫的值亦稱為數(shù)據(jù)庫的外延。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，內(nèi)涵是比較穩(wěn)定的，它規(guī)定了外延的取值范圍。而外延卻是隨時(shí)間變化的。這和在一般的形式邏輯中外延和內(nèi)涵一一對(duì)應(yīng)有所區(qū)別。此處外延是指任意一個(gè)滿足內(nèi)涵的集合，而不一定恒指滿足內(nèi)涵的最大的一個(gè)集合。關(guān)系模式（即內(nèi)涵）是穩(wěn)定的;而關(guān)系的內(nèi)容，即外延，卻是隨時(shí)間動(dòng)態(tài)的變化而變化的。數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)（即模式）是穩(wěn)定的;而數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)內(nèi)容卻在不斷地更新。

　�。�2）關(guān)系操作 關(guān)系模型規(guī)定了關(guān)系操作的功能和特點(diǎn)，但不對(duì)DBMS語言的語法做出具體的規(guī)定。關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言的主要特點(diǎn)（或優(yōu)點(diǎn)）是其高度的非過程化（Non-procedureae）或者說明性（declarative）。關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言的語句是透明的。用戶只須知道語句做什么，而不須知道怎么做的。Codd在其早期的文章中，引入了8種基本的操作:并（Union）交（Intersection）差（Difference）笛卡爾乘積（Cartesian Product）限制（Restrictions）投影（Projection）連接（Join）除（Division）這些操作都是對(duì)關(guān)系的內(nèi)容或表體實(shí)施操作的，得到的結(jié)果仍為關(guān)系。注意，這些操作只是基本的操作，而不是不再可分的原始（Primitive）操作，例如，Join，Intersection和Division可以由其它五種操作合成。但是，把它們?nèi)齻�(gè)也作為基本操作使用起來很方便。另外，Codd并沒說上述8種操作就是關(guān)系數(shù)據(jù)庫只能有的8種操作。實(shí)際上，上述8種操作僅僅是作為最小的DML操作的基礎(chǔ)部分，并且也還未考慮到DDL的需求。SQL支持的操作多于上述8種DML操作，而且SQL還支持DDL操作。關(guān)系操作的特點(diǎn)是集合操作，即操作的對(duì)象和結(jié)果都是集合。這種操作方式也稱為一次一集合（set-at-a-time）方式。而非關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫的操作方式則為一次一記錄（record-at-a-time）方式。關(guān)系操作可以用兩種方式來表示:

　�、俅鷶�(shù)方式，即關(guān)系代數(shù)

　�、谶壿嫹绞剑�即關(guān)系演算而關(guān)系演算又進(jìn)一步分為元組關(guān)系演算和域關(guān)系演算。已經(jīng)證明，這些表示方式在功能上是相互等價(jià)的。一般選其一即可。

　�。�3）關(guān)系模型的三類完整性 關(guān)系模型的三類完整性是:

　　①實(shí)體完整性（Entity Integrity）

　�、趨⒄胀暾�性（Referential Integrity）
　　
　�、塾脩舳�義的完整性（User Defined Integrity）其中，實(shí)體完整性和參照完整性是任何關(guān)系模型都必須滿足的完整性約束條件，應(yīng)該由關(guān)系數(shù)據(jù)庫DBMS自動(dòng)支持。而用戶定義的完整性的支持是由DBMS提供完整性定義設(shè)施（或機(jī)制），可以隨DBMS商品軟件不同而有所變化。實(shí)體完整性是指:若屬性A是基本關(guān)系R的主關(guān)鍵字的屬性（即主屬性），則屬性A不能取空值（NULL）。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中有各種關(guān)系，如基本關(guān)系（常稱為基本表）、查詢表、視圖表等等。基本表是指實(shí)際存在的表，它是實(shí)際存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯表示。查詢表是指和查詢結(jié)果相對(duì)應(yīng)的表。而視圖表是由基本表或視圖表導(dǎo)出的表，是虛表，不對(duì)應(yīng)實(shí)際存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。實(shí)體完整性是針對(duì)基本關(guān)系的�？罩凳侵浮安恢�道”或者“無意義的”或“不屬于定義域”值�？罩狄浴癗ULL”表示。對(duì)于實(shí)體完整性作如下說明:

　�。�1）一個(gè)基本關(guān)系通常對(duì)應(yīng)于現(xiàn)實(shí)世界中的一個(gè)實(shí)體集。例如學(xué)生關(guān)系對(duì)應(yīng)于學(xué)生實(shí)體集�；�本關(guān)系不是由其它關(guān)系生成的關(guān)系�；�本關(guān)系是本原（Primitive），是定義復(fù)雜關(guān)系的出發(fā)點(diǎn)。

　�。�2）現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體是可區(qū)分的，即實(shí)體具有某種唯一性的標(biāo)識(shí)。

　�。�3）在關(guān)系模型中由主關(guān)鍵字作為滿足唯一性的標(biāo)識(shí)。

　　（4）主關(guān)鍵字中屬性不能取空值。因?yàn)槿糁麝P(guān)鍵字中某屬性取空值，則意味著某個(gè)實(shí)體不可標(biāo)識(shí);而這和（2）相矛盾。參照完整性是指:若基本關(guān)系R中含有另一個(gè)基本關(guān)系S的主關(guān)鍵字K S 所對(duì)應(yīng)的屬性組F（F稱為R的外部關(guān)鍵字（external keys）），則在關(guān)系R中的每個(gè)元組中的F上的值必須滿足:

　�、倩蛘呷】罩担�即F中的每個(gè)屬性的值均為空值）;

　�、诨虻扔赟中某個(gè)元組的主關(guān)鍵字的值�；�本關(guān)系R和S不一定是不同的關(guān)系。外部關(guān)鍵字也稱為外來關(guān)鍵字。例如，某數(shù)據(jù)庫中有職工關(guān)系EMP（職工號(hào)，姓名，部門號(hào)）和部門關(guān)系DEPT（部門號(hào)，部門名稱）為兩個(gè)基本關(guān)系。關(guān)系EMP的主關(guān)鍵字為“職工號(hào)”，DEPT的主關(guān)鍵字為“部門號(hào)”在EMP中，“部門號(hào)”是EMP的外部關(guān)鍵字。故此，在EMP中的每個(gè)元組中“部門號(hào)”的值只有兩種可能性:

　　①取空值。這說明這個(gè)職工尚未分到某個(gè)部門;

　�、诨蛉》强罩怠＿@時(shí)“部門號(hào)”的值必須是DEPT中某個(gè)元組中的“部門號(hào)”的值。這說明一個(gè)職工不可能被分配到一個(gè)不存在的部門。也就是說，被參照的關(guān)系DEPT中一定存在一個(gè)元組，該元組的關(guān)鍵字的值等于EMP中某元組的外部關(guān)鍵字的值。實(shí)體完整性和參照完整性是針對(duì)任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)庫的一般性原則。用戶定義的完整性針對(duì)某一具體的數(shù)據(jù)庫的約束條件。條件是由現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用環(huán)境決定的。它涉及到某一具體的應(yīng)用中的數(shù)據(jù)所必須滿足的語義要求。關(guān)型模型的DBMS應(yīng)提供定義和檢驗(yàn)這類完整性條件的機(jī)制，以使用統(tǒng)一的方法來自動(dòng)地處理它們而不要求應(yīng)用程序員來承擔(dān)這一功能。

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