关系数据库基础专题
关系数据库基本理论
3 可扩展性和灵活性
关系数据库可以方便地添 加新表、修改数据结构和 查询数据。
关系模型及其基本概念
关系
关系模型是基于关系的数据模型，关系由多个 属性组成，具有键和值。
外键
外键是关系之间的链接，通过在一个表中引用 另一个表中的主键来建立。
主键
主键是关系中唯一标识记录的属性，用于建立 关系之间的连接。
规范化
规范化是通过将数据组织成更小的关系来消除 冗余数据和依赖。
关系数据库的数据结构
1
用于存储某种
数据类型的数据。
3
表
关系数据库的主要数据结构是表，其中 的数据按照行和列的方式组织。
索引
索引是表中一列或多列的值的排序结构， 用于提高数据的检索速度。
关系数据库的操作和查询语言
操作
• 插入数据 • 更新数据 • 删除数据
查询语言
• SQL（Structured Query Language）
关系数据库的事务管理
事务
事务是一系列的数据库操作，要 么全部执行成功，要么全部回滚 撤销。
A C ID
事务具有四个属性：原子性、一 致性、隔离性、持久性。
并发控制
并发控制是处理多个并发事务之 间的相互冲突和一致性的技术。
关系数据库的安全性和完整性维护
1 用户权限
通过用户权限管理，限制 用户对数据库的访问和操 作。
2 数据加密
对敏感数据进行加密，保 护数据的机密性。
3 完整性约束
使用完整性约束来确保数 据库中数据的一致性和有 效性。
结论和要点
关系数据库基本理论是理解和应用关系数据库的核心。通过理解关系数据库的定义、特点，以及关系模型、数 据结构、操作和查询语言，事务管理，安全性和完整性维护等内容，我们可以更好地设计和管理数据库系统。
关系数据库基本知识
关系数据库基本知识在计算机科学领域，关系数据库是一种基于关系模型的数据库管理系统。
它使用一种称为关系的二维表格来组织和存储数据。
关系数据库是现代应用程序开发中最常用的数据库类型之一，具有高度的灵活性和可扩展性。
关系数据库中的数据以表的形式组织，表由行和列组成。
每个表代表一个实体或概念，行代表表中的记录，列代表记录中的属性。
通过表之间的关系（例如主键和外键），可以实现数据的关联和查询。
关系数据库的核心概念包括以下几个方面：1. 实体和属性：关系数据库通过表来表示现实世界中的实体和它们的属性。
例如，一个学生表可以包含学生的姓名、年龄和性别等属性。
2. 主键和外键：主键是表中唯一标识每条记录的一列或一组列。
外键是表中指向另一个表的主键列，用于建立表之间的关系。
通过主键和外键，可以实现数据的关联和查询。
3. 数据完整性：关系数据库通过约束来保证数据的完整性。
常见的约束包括主键约束（保证主键的唯一性）、唯一约束（保证列的唯一性）和外键约束（保证外键的引用完整性）等。
4. 数据查询：关系数据库通过结构化查询语言（SQL）来进行数据查询和操作。
SQL提供了丰富的语法和功能，可以实现复杂的查询和数据操作。
5. 数据索引：为了提高数据的查询性能，关系数据库使用索引来加快数据的检索速度。
索引是一种数据结构，可以快速定位到满足查询条件的记录。
关系数据库的优点包括：1. 数据的结构化和规范化：关系数据库使用表格来组织数据，可以更好地控制数据的结构和格式，提高数据的一致性和规范性。
2. 数据的关联和查询：通过主键和外键，关系数据库可以实现不同表之间的关联和查询，方便用户获取所需的数据。
3. 数据的安全性和完整性：关系数据库提供了各种约束和权限控制机制，可以保证数据的安全性和完整性。
4. 数据的扩展性和可维护性：关系数据库可以轻松地扩展和修改表结构，而不会影响到已有的数据和应用程序。
需要注意的是，关系数据库并不适用于所有的数据存储需求。
关系数据库理论基础
关系数据库理论基础在当今数字化的时代，数据的管理和处理变得至关重要。
关系数据库作为一种广泛应用的数据存储和管理方式，有着坚实的理论基础。
理解这些理论基础，对于我们有效地设计、使用和优化关系数据库至关重要。
关系数据库的核心概念是关系，也就是通常所说的表。
一个关系由一组属性（列）和一组元组（行）组成。
每个属性都有特定的数据类型，例如整数、字符串、日期等。
而元组则代表了一条具体的数据记录。
关系数据库遵循一系列的约束和规则，以确保数据的完整性和准确性。
其中，实体完整性是指主键的值不能为空且必须唯一，用于唯一标识每一条记录。
例如，在一个学生信息表中，学号通常被设定为主键，每个学生的学号都不能重复且不能为空。
参照完整性则规定了表之间的关联关系。
如果存在两个表通过某个字段相关联，那么在相关联的表中，对应的值必须存在或者为空。
比如，一个课程表和一个选课表，选课表中的课程编号必须在课程表中存在，否则就违反了参照完整性。
关系代数是关系数据库操作的理论基础。
它包括了选择、投影、连接、并、交、差等基本运算。
选择操作类似于筛选，根据给定的条件从关系中选取满足条件的元组。
投影则是从关系中选取指定的属性列。
连接操作用于将两个或多个关系根据共同的属性值组合在一起。
函数依赖是关系数据库设计中的一个重要概念。
如果属性 A 的值决定了属性 B 的值，那么就说 B 函数依赖于 A。
例如，一个订单表中，订单号决定了订单日期，那么就可以说订单日期函数依赖于订单号。
范式是关系数据库设计的重要指导原则。
常见的范式有第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）等。
第一范式要求每个属性都是不可再分的原子值。
第二范式在满足第一范式的基础上，要求非主键属性完全依赖于主键，而不能仅依赖于主键的一部分。
第三范式则进一步要求非主键属性之间不存在传递依赖。
满足更高的范式可以减少数据冗余，提高数据的一致性和完整性，但并不是范式越高就一定越好。
在实际应用中，需要根据具体的业务需求和性能要求来权衡范式的级别。
第一章 关系数据库基础
1．1．3 数据模型
一、概念模型
概念模型可以看成是现实世界到机器世界的一个过 渡的中间层次。在设计数据库系统时，要把现实世 界的事物通过认识和抽象转换为信息世界的概念模 型，再把概念模型转换为机器世界的数据模型。
对概念模型的要求，主要有以下要点： 1．有丰富的语义表达能力，能表达用户的各种需求； 2．简洁、明晰、独立于机器、容易理解； 3．易于变动； 4．易于向各种数据模型转换。 概念模型是对现实世界建模，所以概念模型应该能够方 便准确地表示出上述现实世界中的常用概念。概念模型 的表示方法很多，其中最著名的就是实体-联系方法 （Entity-Relationship Approach）。该方法用E-R图 来描述现实世界的概念模型，E-R方法也称为E-R模型。
和用户自定义完整性。
1.2.2关系模型的基本概念
1.关系 一个关系就是一张二维表，每个关系都有一个关系名。 一张二维表可以存储为一个文件。 2.元组 二维表中的行称为元组，每一行是一个元组。一个元 组就是文件中的一条记录。
3.属性和属性值 二维表的列称为属性，每一列有一个属性名，且属性不 能重名。属性值是属性的具体值。属性对应文件中的一 个字段。
7.主关键字（主码） 在一个关系的若干候选关键字中，被指定作为关键字的 候选关键字称为该关系的主关键字或主码。
8.基本关系具有6条性质：
①列是同质的，即每一列中的数据值是同一类型的数据， 来自同一个域。
②不同列可出自同一个域。 ③列的顺序无所谓。 ④任意两个元组不能完全相同。
⑤行的顺序无所谓。
实体（型）：用矩形框表示，框内标注实体名称。
关系数据库的理论基础
1
特点
RDBMS具有高性能、可靠性和易用性的特点，广泛应用于各个行业和领域。
2
常见RDBMS
常见的关系数据库管理系统包括MySQL、Oracle、SQL Server和PostgreSQL等。
3
应用范围
RDBMS广泛应用于企业管理、金融、电子商务等领域，支持数据的管理和决策。
关系数据库的数据结构
1表
数据查询
通过SELECT语句，可以从表中检索特定的数据和信 息。
数据更新
通过INSERT、UPDATE和DELETE语句，可以更新表 中的数据。
关系数据库的完整性约束和事务处理
关系数据库通过完整性约束来保证数据的一致性和有效性，通过事务处理来保证数据的安全性和可靠性。
完整性约束 主键约束 唯一约束 外键约束 默认约束
关系数据库提供完整性约束和事务处理，保证数 据的一致性和可靠性。
数据关系
关系数据库中的表之间可以建立关联，通过键来 定义和维护数据之间的关系。
查询灵活
通过结构化查询语言（SQL），可以灵活地进行 数据的查询、更新和删除。
关系数据库模型
关系模型
关系数据库模型基于数学理论， 用关系和关系操作来描述和操作 数据。
实体关系图
实体关系图是一种图形工具，用 于描述关系数据库中实体、属性 和关系之间的关系。
数据库模式
数据库模式定义了表、字段和关 系的结构和约束，确保数据的一 致性和逻辑正确性。
关系数据库管理系统（RDBMS）
关系数据库管理系统（RDBMS）是用于管理和操作关系数据库的软件。它提供了数据的增、删、改和查 询功能，保证了数据的安全性和完整性。
事务处理 事务的原子性 事务的一致性 事务的隔离性 事务的持久性
第1章 关系型数据库基础
同数据类型的值的集合。)例如：整数，字符串 等等，都可以是域。
表的特征
是由行和列组成的二维结构 每一行称为元组，每一列具有唯一名称（属性名） 行和列的交叉点，表示单个数据值（数据项） 每张表必须具有主键，用来标识唯一的元组 每一列的所有值必须符合相同的数据格式 每一列具有特定的范围的值，称为属性域 行与列的次序并不主要
关系数据库相关理论
关系数据库相关理论
实体、属性、域的定义 表的特征 完整性问题 表与表之间的关系 数据规范化 结构化查询语言
实体和属性
实体
客观存在并可相互区别的事物。如：一个学生，一 门功课等。
属性
实体的特征。一个实体可以由若干个属性来刻画。 如：学生的学号，姓名，年龄等。
域
属性的取值范围称为该属性的域(域是一组具有相
数据规范化
仅有好的RDBMS并不足以避免数据冗余，必须在 数据库的设计中创建好的表结构。 范式是具有最小冗余的表结构。这些范式是： 第一范式 第二范式 第三范式
注意：
规范化程度越高的关系模式不一定就越好。
结构化查询语言
RDBMS的标准语言是SQL(Structured Query Language)。这些命令包括可以用 来创建数据库和表的数据定义语言（DDL）； 用来插入、删除、更新和查询数据的数据操 纵语言（DML）；用来授予和撤消权限的数 据控制语言（DCL）。
第一章 关系型数据库基础
数据库的基本知识 关系数据库相关理论
数据库的基本知识
数据库的概念和特征 数据库管理系统 数据模型 数据库相关用户
数据的概念
定义： 描述事物的符号记录，它包括文字、图形、 图象、声音等。
数据库的概念和特征
定义：
长期存储在计算机内的有组织，可共享的数据 集合
关系数据库理论基础
关系数据库是现代计算机科学领域的一个重要分支，它基于数学模型，提供 了一种有效的数据组织和管理方法。
关系数据库的定义和发展
1 定义
2 发展
关系数据库是一种以表格（二维表）为数 据结构的数据库，利用一组关系操作对数 据进行管理和查询。
20世纪70年代，IBM公司的Codd教授发 明了关系数据库的理论模型，数据库系统 开始广泛应用于商业和行政领域。
关系数据库的优点和应用场景
云计算存储
关系数据库中的数据可轻松存 储在云服务器中，从而避免了 传统存储设备的维护困难和成 本问题。
数据分析
通过关系数据库中的数据分析 技术和工具，可以更好地理解 和利用数据，并为企业提供更 符合实际情况的数据建议。
电子商务
通过关系数据库提供的商品库 存、订单管理、客户信息存储 和支付等功能，简化了电子商 务的管理和运营流程。
3
事务
事务可以保证关系数据库的数据一致性和完整性，在多个操作同时进行时，保证所有操 作都成功，或者都回滚。
关系数据库的完整性和安全性
完整性
通过常规性的检查和限制，确保数据在关系数据库中始终具有正确的数值和状态。
安全性
通过密码、用户权限控制、访问控制等手段，确保关系数据库中的数据得到最佳的保护和 防护。
关系模型和关系代数
关系模型
用表格形式记录数据，表格中每一行代表一 条记录
通过主键和外键建立各个表之间的联系
关系代数
提供了一个规范的数据操作集合，使用户能 够对表格中的数据进行必要的增删改查操作。
包括选择、投影、连接、并、差等操作，用 于实现复杂的数据查询和处理。
关系数据库的结构和组成
表格
关系数据库中的数据通过表格 的形式进行存储和管理。
第1章 关系数据库管理系统基础知识
1. 关系模型的基本术语
• (9) 主键/主关键字/主码 在一个关系的多个候选关键字中指定其中一个作为该 关系的关键字，则称它为主关键字或主键、主码。
• (10)外键/外关键字/外码 如果一个关系R中的某个属性或属性组F并非该关系的 关键字，但它和另外一个关系S的关键字K相对应，则 称F为关系R的外键，同时要求外键F的值要参照关系S 中主键K的值。有时，R和S可能为同一个关系。
(2) 属性：实体所具有的某一特性称为属性。 (3) 实体和属性的型与值：型是结构，用实体名及其属性
名集合描述同类实体，称为实体型；值是数据，不同 的实体有不同的属性内容（属性值）。 (4) 实体集：具有相同实体型的实体值的集合称为实体 集。 (5) 关键字：在实体属性中，能区别实体集合中不同个 体的某一个或某几个属性的组合，称为关键字。
大家好
1
第1章 关系数据库管理系统基础知识
• 1.1 数据库系统概述 • 1.2 数据模型 • 1.3 关系数据库及其设计过程 • 1.4 关系数据库的规范化 • 1.5 数据表的关联与数据的完整性 • 1.6 关系数据库应用实例—《电脑器材销售
管理》 • 1.7 实训要求与习题
2
第1章 关系数据库管理系统基础知识
(1) 人工管理阶段 计算机在其诞生初期，人们还是把它当作—种计算工具， 主要用于科学计算。通常是在编写的应用程序中给出自 带的相关数据，将程序和相关数据同时输入计算机。不 同用户针对不同问题编制各自的程序，整理各自程序所 需要的数据。数据的管理完全由用户自己负责。
5
人工管理阶段程序与数据的关系
特点：
联系，表示一对多的关系。
28
层次模型特点
• 层次模型的优点： 层次模型数据结构简单，对具有一对多的层次关
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（2）字段类型 在确定表的结构时，需要定义一个表由哪些字段组 成，同时要定义字段的类型。在上面的学生表t_xs中， 定义了4个字段：学号、姓名、性别、年龄，而且要定 义每个字段的数据类型及其长度： 学号----varchar(11) ： 字符型，长度为11
姓名----varchar(8) ： 字符型，长度为8
二、 关系数据库简介 1．基本概念 （1）表
在关系数据库中，表是存储和管理数据的基本单 元。表是一种格式化的二维数组，横向为行，称为记 录；纵向为列，也叫字段。如表4-5所示是学生表t_xs。
学号 2001A030301 2001A030302 2001A030303 姓名 李小春 张玉妹 刘志刚 性别 男 女 男 年龄 19 19 20
4. 常用的关系数据库
SQL Server 2000 MS Access Sysbase DB2
Oracle
3. 数据库操作
对数据库的操作可以用结构化查询语言（SQL： Structured Query Language）来实现。而SQL 语言主要有两种 主要成分：一种是数据定义语言（DDL），用于定义和管理 数据库中的所有对象；另一种是数据操作语言（DML），用 于选择、插入、更新和删除使用 DDL定义的对象中的数据。 （1）数据定义语言DDL 数据库定义语言DDL通常由 CREATE（创建）、ALTER （修改）和DROP（删除）3种语句构成。 （2）数据操作语言DML 数据操作语言DML可以分为四种基本语句：查询语句 SELECT、插入语句INSERT、删除语句DELETE、修改语句 UPDATE。
性别----varcha为4
（3）主键和外部键
① 主键。定义了一个表后，若表中的一个或某几个字段能够唯一确定表中 的一条记录，则该字段可定义为表的主键。 ② 外部键。考虑学生选课的情形，与学生选课有关的表有3个：学生表t_xs、 课程表t_kc和选课表t_xk。在学生表中只有3个学生，内容同表4-5，主键为学号。 课程表中有4门课程，主键为课程编码，如表4-6所示。
一、 数据库系统的有关术语
（1）数据库（DB）。相关信息或数据的有规则的集合。 （2）数据库管理系统（DBMS）。一种数据库管理软件，其职能 是维护数据库，接受并完成用户程序或命令提出的对数据进行输入、 编辑、排序、检索、合并和输出等操作请求。 （3）数据库系统（DBS）。它由数据库、数据库管理系统和用户 （包括用户的应用程序）组成，如图4-28所示。
为保证3个表（表4-5～表4-7）的数据一致性，可以在选课表中定义两个外 部键：学号字段作为一个外部键，课程编码字段作为另一个外部键，这两个外 部键分别与学生表中的主键字段（学号）以及课程表中的主键字段（课程编码） 进行关联。
2．关系数据库的设计 数据库设计就是把用户的需求转换成数据库模型 的过程。 数据库设计的理论基础是规范化理论，目标是如 何将一个不好的关系模式转化为好的关系模式，其核 心是围绕范式而建立的。一个关系数据库中所有的关 系，都应满足一定的约束条件。