数据库关系模型及完整性
第3章 关系数据库
3）用户定义的完整性 ） 由用户自己根据情况， 由用户自己根据情况，对数据库中数据所做的规定称 为用户定义的完整性规则，也称为域完整性规则。 为用户定义的完整性规则，也称为域完整性规则。通 过这些规则来限制数据库中只能接受符合用户定义完 整性约束条件的数据值， 整性约束条件的数据值，从而保证了数据的正确性和 有效性。 有效性。
关系模型的主要特点有： 关系模型的主要特点有： （1）关系中每一分量不可再分，是最基本的数据单位，即不 ）关系中每一分量不可再分，是最基本的数据单位， 允许有表中表。 允许有表中表。 （2）每一竖列的分量是同属性的，列数根据需要而定，且各 ）每一竖列的分量是同属性的，列数根据需要而定， 列的顺序是任意的。 列的顺序是任意的。 （3）每一横行由一个个体事物的诸多属性构成，且各行的顺 ）每一横行由一个个体事物的诸多属性构成， 序是任意的。 序是任意的。 （4）一个关系是一张二维表，不允许有相同的属性名，也不 ）一个关系是一张二维表，不允许有相同的属性名， 允许有相同的元组。 允许有相同的元组。
（6）关系模式：对关系的描述，一般表示为：关系名 （属性1，属性2，…，属性n） （7）关键字或码（Key）：表中用来唯一确定（标识） 一个元组的某个属性或属性组合。 关键字必须唯一，但它的唯一性不是只对关系的当前元 组构成来确定的。(，)还要考Байду номын сангаас元组构成的将来可能性。 一个关系中，关键字的值不能为空，即关键字的值为空 的元组在关系中是不允许存在的。
3.2.1 传统的集合运算
传统的集合运算，包括并、 传统的集合运算，包括并、差、交、广义笛卡尔积 四种运算。 四种运算。 1、并（Union） 、 ） 关系R与关系 的并记作 关系 与关系S的并记作： 与关系 的并记作： R∪S = { t | t∈R ∨ t∈S } ∪ ∈ ∈ 其结果仍为关系，由属于 或属于 的元组组成。 或属于S的元组组成 其结果仍为关系，由属于R或属于 的元组组成。 2、交（ Intersection） 、 ） 关系R与关系 的交记作 关系 与关系S的交记作： 与关系 的交记作： R∩S = { t | t∈R ∧t∈S } ∈ ∈ 其结果关系仍为关系，由既属于 又属于 的元组组成。 又属于S的元组组成 其结果关系仍为关系，由既属于R又属于 的元组组成。
简述关系模型的完整性规则
简述关系模型的完整性规则
关系模型的完整性规则是一种数据库设计技术，它指定了数据库中的数据必须满足的一系列规则，以确保数据的完整性。
它是一种结构化查询语言（SQL）的一部分，用于确保数据库中的数据满足一定的规则，以确保数据的完整性。
关系模型的完整性规则包括实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。
实体完整性是指数据库中的每一行必须有一个唯一的标识符，以确保数据的完整性。
参照完整性是指数据库中的每一行必须有一个有效的外键，以确保数据的完整性。
用户定义的完整性是指用户可以定义一些规则，以确保数据的完整性。
关系模型的完整性规则是一种重要的数据库设计技术，它可以确保数据库中的数据满足一定的规则，以确保数据的完整性。
它可以帮助数据库管理员确保数据库中的数据满足一定的规则，以确保数据的完整性。
它可以帮助数据库管理员更好地管理数据库，以确保数据的完整性。
第2章 数据库-关系模型1
• 在关系数据模型中一般将数据完整性分为三类
– 实体完整性
– 参照完整性 – 用户定义完整性
需要说明两点
• 关系是元组的集合，集合（关系）中的元素（元组） 是无序的；而元组不是分量di的集合，元组中的分量
是有序的。
例如，在关系中(a,b)≠(b,a)，但在集合中{a,b}={b,a}。
• 若一个关系的元组个数是无限的，则该关系称为无限
实体完整性规则
• 实体完整性是要保证关系中的每个元组都是可识别和唯一的。 • 实体完整性规则要求关系中元组的主键值不可以为空值。
• 实体完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，也称作是
关系的不变性。 • 关系数据库管理系统用主键实现实体完整性，这是由关系系统 自动支持的。
对实体完整性规则的几点说明
关系数据语言
• 关系代数语言：如ISBL
• 关系演算语言：
– 元组关系演算语言（如Aplha,Quel)
– 域关系演算语言（如QBE)
• 具有关系代数和关系演算双重特点的语言：如SQL
返回
关系完整性约束
• 在数据库中数据完整性是指保证数据正确的特性。
它包括两方面的内容：
– 与现实世界中应用需求的数据的相容性和正确性； – 数据库内数据之间的相容性和正确性。
部门表(R1)
部门编号 01 02 03 04 部门名称 经理办公室 人事部 公关部 技术部 …
02 03
外部关系键
主关系键
注意事项：
• 外部关键字和相应的主关键字可以不同名，只要 定义在相同值域即可。 • 两个关系（R和S）也可以是同一个关系模式，表 示了属性之间的联系。 • 外部关键字的值是否为空，应视具体问题而定。
第2章 关系数据库数学模型
关系——二维表（行列），实体及其联系 都用关系表示。在用户看来关系数据的逻辑模 型就是一张二维表。
关系数据模型概述（续I）
关系操作 查询： 1）选择Select； 4）除Divide； Intersection； 编辑： 1）增加Insert； Update；
2）投影Project； 3）连接Join； 5）并Union； 6）交 7）差Difference；
三元关系的转换 一般要引入分离关系 如公司、产品和国家之间的m:n:p的三元关系及销 售联系。
关系代数
关系代数概述 关系代数的运算符 集合运算符
并U 交∩ 差 专门的关系运算符
笛卡尔积 × 选择σ 投影π 连接 除 算术比较符
> ≥ < ≤ = ≠ 逻辑运算符
EER模型到关系模式的转换（续IV）
为此，本例中引入一个分离关系On_Load(借 出的书)，可以避免空值的出现。 这样，存在以下三个关系模式： Borrower(B#,Name,Address,……) Book(ISBN,Title,……) On_Load(ISBN,B#,Date1,Date2) 只有借出的书才会出现在关系On_Load中， 避免空值 的出现，并把属性Date1和Date2加到 关系On_Load中。
D1 x D2 x…x Dn={(d1,d2,…,dn) | di∈Di, i=1,2,…,n} (d1,d2,…,dn) --------n元组(n-tuple) di--------元组的每一分量（Component) Di为有限集时，其基数为mi，则卡积的基 数为M=m1*m2*…*mn
关系数据库
关系模型【数据库概论】
关系模型【数据库概论】(⼀) 关系模型知识引⼊开局⼀张图，知识全靠爆~DBMS 采⽤某种数据模型进⾏建模，提供了在计算机中表⽰数据的⽅式，其包括，数据结构、数据操作、数据完整性三部分。
在关系模型中，通过关系表⽰实体与实体之间的联系，然后基于关系数据集合进⾏数据的查询、更新以及控制等操作同时对数据的更新操作进⾏实体完整性、参照完整性、⽤户⾃定义完整性约束。
⽽在前期，通过关系代数和逻辑⽅式（关系演算）表⽰对关系操作的能⼒，⽽后出现了 SQL 语⾔，其吸纳了关系代数的概念，和关系演算的逻辑思想虽然进⾏了⼀定的解释，但是光看图上的这些名词，还是很懵，没关系，下⾯我们就按照图⽚上的标号，针对关系数据模型进⾏讲解多说⼀句：关系模型⾮常重要，是现在主流的⼀种数据模型，同样 SQL 也⾮常流⾏，现在⼤部分数据库都是⽀持 SQL 的，这也正是我们要针对此部分重点学⼀下的原因(⼆) 关系的数据结构(1) 关系的相关概念A：关系的数学描述关系概念是对事物间数据依赖的⼀种描述，同时集合论提供了关系概念：集合论中的关系本⾝也是⼀个集合，以具有某种联系的对象组合——“序组”为其成员。
关系不是通过描述其内涵来刻画事物间联系的，⽽是通过列举其外延（具有这种联系的对象组合全体）来描述这种联系B：笛卡尔积关系的概念是建⽴在笛卡尔积概念的基础上的，笛卡尔积是定义在给定⼀组域上的有序对的集合，⽽域则是⼀组具有相同数据类型的值的集合，例如⾃然数整数实数，长度⼩于若⼲字节的字符串集合等都可以是域给定⼀组域D1，D2，…，Dn，这n个域的笛卡尔积为：D1×D2×…×Dn＝｛（d1，d2，…，dn）｜ di∈Di，i＝1，2，…，n ｝每⼀个元素（d1，d2，…，dn）叫作⼀个n元组（n-tuple），或简称为元组（Tuple）元素中的每⼀个di值叫作⼀个分量（Component）若Di (i＝1,2,…,n)为有限集，其基数为mi (i＝1,2,…,n)，则D1×D2×…×Dn的基数M为：nM= ∏ mii=1定义可能有⼀些抽象，引⼊⼀个例⼦看⼀下，会直观⼀些【例】设：D1为学⽣集合= {张⼭，李斯，王武}；D2为性别集合= {男，⼥}；D3为年龄集合= {19，20}⽤⼆维表的形式表⽰D1×D2×D3，则为下表格，则有12个元组姓名性别年龄张⼭男19张⼭⼥19张⼭男20张⼭⼥20李斯男19李斯⼥19李斯男20李斯⼥20王武男19王武⼥19王武男20王武⼥20姓名性别年龄C：关系的定义根据上⾯的铺垫可以得出：满⾜⼀定语义的D1×D2×…×Dn的⼦集叫作在域D1、D2、…、Dn上的关系定义：R（D1, D2, …, Dn）R：关系的名字n：关系的⽬或度（Degree）(2) 关系模型的相关概念关系的描述称为关系模式：R（U, D, Dom, F）R：关系名U：组成该关系的属性集合D：属性组U中属性所来⾃的域Dom：属性向域的映像的集合F：属性间数据的依赖关系集合A：属性（U）若关系对应⼀个实体，关系的属性就是所要描述的实体对象的属性，即实体所对应的事物对象的特征，例如姓名，性别，年龄在同⼀关系中，属性名不能相同，但不同的属性可以有相同的域。
Ch02-01-关系模型、关系数据结构、关系完整性new
• 空值，表示尚未分配专业；
• 非空值，必须是专业关系中某个元组的专业号值。
2. 3 关系的完整性
(2) 参照完整性： 例2.9：学生(学号，姓名，性别，专业号，年龄) 课程(课程号，课程名) 选修(学号，课程号，成绩) 学号
学生关系
选修关系
课程号
课程关系
根据参照完整性，选修关系中的学号和课程号属性的可能取值：
在一个给定的应用领域中，所有实体及实体之间联系的关系的集合构成一个 关系数据库，关系数据库模式包括： （1）若干域的定义； （2）在这些域上定义的若干关系模式。
2.2 关系操作
关系模型由关系数据结构、关系操作集合、关系完整性约束三部分组成。
2.2.1 基本的关系操作
选择、投影、并、差、笛卡尔积
查询操作
Supervisor 张清枚 刘逸
Speciality 计算机 机械
Postgraduate 李勇 王敏 刘琛
2.1.2 关系模式
关系模式是型，关系是值。关系模式应刻画如下方面： (1) 关系是元组的集合，因此关系模式必须指明这些元组集合的结构。即它由 哪些属性构成，这些属性来自哪些域，以及属性与域之间的映像关系。 (2) 一个关系通常是由赋予它的元组语义来确定的，凡使该语义为真的笛卡尔 积中的元素全体就构成了该关系模式的关系。 现实世界的许多已有事实限定了关系模式所有可能的关系必须满足一定的完 整性约束条件，关系模式应当刻画出这些完整性约束条件。
其中每一个元素(d1, d2, …, dn)叫做一个n元组(n-tuple)或简称元组(tuple)。元素 中的每一个值di，叫做一个分量(Component)。
若Di为有限集，其基数为mi，则D1×D2×…×Dn的基数为： n M = ∏mi i=1
02 关系数据库的基本理论
2.2.4 关系系统
2．关系系统的分类 按照E.F.Codd的思想，可以把关系系统分 类如下： （1）最小关系系统 （2）关系上完备的系统 （3）全关系系统
2.2.4 关系系统
3．全关系系统的12条基本准则 【准则2-0】一个关系型的DBMS必须能完全通过 它的关系能力来管理数据库。 【准则2-1】信息准则。 【准则2-2】保证访问准则。 【准则2-3】空值的系统化处理。 【准则2-4】基于关系模型的动态的联机数据字典。 【准则2-5】统一的数据子语言准则。
第2章 关系数据库的基本理论
关系数据库系统具有独特的风格，概括起 来有以下五个特点。
（1）简单明了的数据模型。 （2）具有严谨的理论基础。 （3）实体表示方法和实体之间联系的表示 方法一致。 （4）处理多对多的联系方便。 （5）使用的关系数据语言功能强大。
2.1 关系模型概述
关系模型是关系数据库的基础。关系模型由数据 结构、关系操作集合和完整性约束三部分组成。 2.1.1 关系数据结构
其中，姓名、职称、X称为域名，姓名域和职称域各有4个值， X域有2个值，一般称它们的基数分别为4、4、2。
2.2.1 数学定义
【 定 义 2-2】 给 定 一 组 域 D1,D2,…,Dn ， 则 D1×D2×…×Dn ＝ ｛ (d1,d2,…,dn) ｜ d1∈Di ， i ＝ 1,2,…,n ｝ 称 为 D1,D2,…,Dn 的 笛卡尔积。其中每个(d1,d2,…,dn)叫做一个n元组，元组中的 每个di是Di域中的一个值，称为一个分量。
表达（或描述）关系操作的关系数据语言 可以分为三类，具体分类情况如下：
2.1.2 关系操作
（1）关系代数 关系代数是用对关系的运算来表达查询要
求的方式。 （2）关系演算
关系模型的概念定义是什么
关系模型的概念定义是什么关系模型是数据库管理系统中最经典、最常用的数据模型之一，它是基于数学集合论的一种数据组织和操作方式。
关系模型用于描述数据之间的关系，将数据组织成由二维表格（即关系）组成的数据库。
关系模型的概念定义包括以下几个方面：1. 数据表：关系模型中的基本单位是数据表，也称为关系。
一个数据表由若干行和若干列组成，每行代表一个实体，每列代表一个属性。
数据表中的每个元素称为一个数据项。
2. 元组和属性：数据表中的每一行称为一个元组，每一列称为一个属性。
元组是实体的具体实例，属性定义了实体的特征。
3. 主键：每个数据表都必须有一个主键，用来唯一标识每个元组。
主键可以是一个或多个属性的组合，用来确保每个元组在数据表中的唯一性。
4. 外键：外键用于建立表与表之间的关系，它是一个表的一个属性，引用了另一个表的主键。
外键建立了表与表之间的联系，可以用来进行数据的关联查询。
5. 实体完整性：关系模型要求每个实体在关系中都具有唯一的标识，这称为实体完整性约束。
实体的标识由主键来确定，主键的值不能为NULL，而且不能重复。
6. 参照完整性：参照完整性是关系模型中的一个重要约束条件，用来保证数据的完整性和一致性。
参照完整性要求每个外键的值必须等于另一个表的主键值，或者为NULL。
参照完整性可以防止数据的孤立和冗余。
7. 数据操作：关系模型提供了一组基本的操作来对数据进行增、删、改、查。
包括插入新的元组、删除已有的元组、修改元组的属性值以及查询元组的操作。
这些操作可以通过结构化查询语言（SQL）来实现。
8. 数据完整性：关系模型还要求数据必须满足事先定义的一些完整性约束。
例如，数据表中的某个属性要求非空、取值范围在一定范围内等。
这些完整性约束可以保证数据的一致性和正确性。
总之，关系模型是一种以二维表格的形式组织和操作数据的模型，通过定义实体和属性之间的关系，提供了一种结构化的方法来存储和处理数据。
关系模型的概念定义包括数据表、元组和属性、主键和外键、实体完整性、参照完整性、数据操作和数据完整性等内容。