关系数据模型
关系型数据模型设计
关系型数据模型设计1.引言1.1 概述概述部分的内容应该简要介绍关系型数据模型设计的主要内容和背景。
关系型数据模型是一种广泛应用于数据库管理系统的数据模型，它采用了表格的形式来组织和表示数据。
在关系型数据模型中，数据被组织成一个或多个表格，每个表格包含了若干列和行，其中每一列都代表了一个数据字段，而每一行则代表了一条数据记录。
关系型数据模型设计是指在建立关系型数据库之前需要进行的数据设计过程。
它涉及到定义表格的结构和关系、确定字段的属性和约束、选择适当的数据类型以及设计数据库的完整性规则等。
通过合理的关系型数据模型设计，可以保证数据在存储和访问过程中的一致性、完整性和有效性，从而提高数据管理的效率和可靠性。
关系型数据模型设计在数据库领域有着重要的地位和作用。
它为我们提供了一个结构化的数据管理方法，使得数据可以以统一的方式进行存储、查询和管理。
同时，关系型数据库的设计也是数据库系统设计的基础，它为数据库的构建和优化提供了重要的指导和参考。
在本文中，我们将深入探讨关系型数据模型的设计原则、方法和技巧。
我们将通过介绍关系型数据模型的基本原理和特点，解释关系型数据模型设计的重要性，并展望未来关系型数据模型的发展趋势。
通过学习和理解这些内容，读者将能够更好地掌握关系型数据模型设计的关键要点，为实际的数据库设计和应用提供有力的支撑。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下要点：本文主要围绕关系型数据模型设计展开，旨在介绍关系型数据模型的基本概念、设计原则，以及总结其重要性，并展望未来的发展趋势。
首先，在第一节中，将对文章的概述进行介绍。
这一部分会对关系型数据模型设计的主题进行简要说明，为读者提供一个整体的认识，并引发读者对该主题的兴趣。
接下来，在第二节中，将深入探讨关系型数据模型的基本概念和设计原则。
这一部分将从关系型数据模型的起源、关键概念、以及设计的一般原则等方面展开，帮助读者建立对关系型数据模型的基本了解和认知，为后续内容的理解打下基础。
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
数据库中关系模型的概念
数据库中关系模型的概念关系模型在数据库里可是相当重要的概念呢！咱们现在就来好好了解一下。
首先啊，你得知道关系模型是一种用二维表结构来表示实体以及实体之间联系的数据模型。
这就好比是把各种信息都整理到表格里一样。
这一步看起来挺基础的，不过可千万别小瞧它呀！如果这个概念没搞清楚，后面理解数据库的好多东西都会有点费劲呢。
我自己在最初学习的时候，就在这个地方花了不少时间去琢磨，想着怎么才能更直观地理解这个二维表结构。
你是不是也觉得有点抽象呢？然后呢，在这个关系模型里，每一张表都代表着一个实体或者实体之间的一种关系。
比如说，咱们要建立一个学校的数据库，那可能就会有一张“学生”表，这里面就放着学生相关的信息，像姓名、年龄、学号啥的。
这张表就是一个实体的表示啦。
这里我得提醒一下，在确定表的时候，一定要想清楚每个表到底代表什么，这一点真的很重要，我通常会再检查一次，真的，确认无误是关键！有时候很容易就混淆了实体之间的关系，然后表结构就会设计得乱七八糟的。
接下来啊，表中的每一行就代表着一个实体的实例。
还是拿“学生”表来说，每一行就是一个具体的学生的信息。
这行数据包含了这个学生在这个实体中的所有属性信息。
这一步其实还蛮简单的，但有时候我也会不小心漏掉某个属性，哈哈。
所以呢，大家在整理这些数据的时候一定要细心点哦！再就是表中的列啦，列其实就是这个实体的属性。
就像“学生”表中的姓名列、年龄列这些。
你看，这样通过行和列就把一个实体完整地表示出来了，是不是还挺清晰的呢？不过，在确定列的时候，要考虑到这个属性是否真的必要，不要加一些没用的属性进去，不然会浪费存储空间，还可能让数据变得更复杂。
关系模型还有一个重要的部分就是表与表之间的关系。
这个关系可以是一对一、一对多或者多对多的关系。
比如说，一个学生只能有一个学号，这就是一对一的关系；一个班级可以有很多学生，这就是一对多的关系；而一个学生可以选很多课程，一门课程也可以有很多学生选，这就是多对多的关系。
关系数据模型
连接是从两个关系的广义笛卡儿积中选取属性间满足一定条 件的元组。连接又称θ连接。记作：
（3）连接
R
AθB
S {t | t tr t s tr R t s S tr [ A]θt s [ B ]} σ A B ( R S )
其中，A和B分别是R和S上个数相等且可比的属性组（名称可 不相同）。AθB作为比较公式F，F的一般形式为 F1∧F2∧…∧Fn，每个Fi是形为tr[Aiθts][Bj]的公式。对于 连接条件的重要限制是条件表达式中所包含的对应属性必 须来自同一个属性域，否则是非法的，即属性的来源必须 相同。
D1 D2 Dn {(d1 , d2 , d3 , , dn ) | di Di , i 1, 2,3, , n}
其中每一个元素 (d1，d2，d3，…，dn)叫做一个n元组（n-tuple）或简称元组 （Tuple）。元素中的每一个值叫做一个分量 （Component）。
数据库原理
数据库原理
3．关系模式
实际上完整的关系模式的数学定义为： R (U、D、dom、F) 其中：R为关系模式名，U为组成该关系的属性名的集 合，D为属性组U中属性所来自的域的集合，dom为属 性向域映像的集合，F为属性间函数依赖关系的集合。 关系模式通常简写为： R (U)或R (A1，A2，A3，…，An) 其中：R为关系名，Ai (i=1,2,3,…,n)为属性名。域名构 成的集合及属性向域映像的集合一般为关系模式定义 中的属性的类型和长度。
数据库原理
2.1.4 关系数据模型的完整性约束
关系模型中共有四类完整性约束：域完 整性、实体完整性、参照完整性、用户 自定义完整性。其中实体完整性和参照 完整性是关系模型必须满足的完整性约 束条件，任何关系系统都应该能自动维 护。
关系型数据模型
关系型数据模型
关系型数据模型在数据库设计中起着重要的作用，其主要特点是将数据组织成多个二维表，通过表之间的关联来实现数据之间的联系。
以下是关于关系型数据模型的相关参考内容：
1.关系型数据库的基本概念：介绍了关系型数据库的基本概念，如数据表、主键、外键、关系等。
2.SQL语言的基本使用：SQL语言是关系型数据库的标准语言，了解SQL的基本语法和操作能够帮助我们更好地理解和使用
关系型数据库。
3.关系型数据库设计的基础原理：涵盖了数据库设计的基础原理，包括实体-关系模型、关系模型、范式等。
4.数据库设计的步骤：讲述了如何进行数据库的设计，包括需
求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计等。
5.关系型数据库的优缺点：介绍了关系型数据库的优点和缺点，帮助我们在进行数据库的选择时进行判断和决策。
6.常用的关系型数据库：常用的关系型数据库包括Oracle、MySQL、SQL Server等，它们拥有不同的特点和应用场景，
可以根据需求进行选择。
7.关系型数据库的应用场景：关系型数据库适用于许多应用场景，如企业管理系统、金融系统、电子商务系统等。
8.关系型数据库的发展趋势：介绍了关系型数据库的发展趋势，包括云计算、大数据、分布式等，这些趋势将影响到数据库管理和应用。
9.关系型数据库的案例分析：通过实际案例分析，了解了如何
应用关系型数据库进行数据管理和处理。
10.关系型数据库的性能优化：关系型数据库的性能优化是数
据库管理中的重要问题，了解相关的优化技巧和方法，可以提升数据库的性能和效率。
数据模型的名词解释
数据模型的名词解释数据模型是计算机科学术语，用来描述用于表达数据的概念模型或数学模型的集合。
它抽象地定义了系统或实体之间的关系，这些系统或实体之间的关系称为“模型”。
模型旨在建立系统之间的一致性，使其易于管理，运行，或用于分析。
数据模型包括：关系数据模型，对象-关系数据模型，结构化数据模型，网状数据模型，面向对象数据模型，树型数据模型，网页数据模型，组合数据模型，位图数据模型，和矢量数据模型等。
关系数据模型是指以表格形式表示的类似行列或多维阵列的数据项的模型。
它将数据分解为表格，表格中的行表示记录，列表示字段，而单元格则表示这些字段的值。
这种模型可以用于存储和处理关系型数据，包括客户数据、产品数据、订单数据等。
对象-关系模型是一种将关系数据模型与对象-关系模型结合在一起的模型。
它主要用于把大型数据库中的对象与关系数据连接起来的应用。
它通常包含多个特殊的物件，这些物件可以在数据库中被表达为关系，并遵循特定的规则来检索数据。
结构化数据模型是一种数据模型，用于表示结构化数据。
它是一种数据存储和管理层面的模型，它被用于创建数据库，以及保存和管理由多个数据表所组成的大型数据集。
它主要用于复杂的业务逻辑，它可以追溯数据，记录数据，跨表查询数据，并保证数据的统一性和一致性。
网状模型是一种数据模型，用于表达网络结构，并通过将数据元素以连接的方式组织起来来存储和处理数据。
它可以用于多种数据存储，比如电话号码簿，路线图，组织结构图，电子邮件地址，网络连接等。
面向对象模型是数据模型的一种，它用于表达和处理一组被称为对象的非结构化或半结构化数据。
它可以存储和处理复杂的数据，不同于关系型数据模型，它可以表达复杂的关系和模糊概念。
树状模型是一种数据模型，它使用树状图表示数据。
它是有很多子类的数据模型，形式上包括完全二叉树，文件系统树，二叉搜索树，分层树，属性树等等。
它可以用于存储复杂的数据或记录，如多级类别结构，可以被用来表示组织结构，森林，路线图等。
关系数据模型
关系数据模型引言：在信息系统中，数据模型是描述数据的结构、特点和关联的抽象表达方式。
数据模型是为了方便数据管理和处理而产生的一种概念模型，可以描述数据之间的关系及其约束。
关系数据模型是最常用的数据模型之一，它通过表格的形式来表示数据及其之间的关联，在数据库管理系统中得到广泛应用。
本文将介绍关系数据模型的特点、基本概念以及如何设计与实现。
一、关系数据模型的特点1. 表格结构：关系数据模型通过表格的形式来组织数据，每个表格包含若干个记录（行）和若干个字段（列），每个字段代表一个属性。
2. 唯一标识：每个表格的记录都有一个唯一的标识，称为主键，它可以用来唯一地标识一个记录。
3. 实体间关系：关系数据模型通过表格之间的关联来表示实体之间的关系，可以在一个表格中引用另一个表格中的数据。
4. 数据的完整性：关系数据模型可以定义若干种约束，包括实体完整性约束、参照完整性约束和域完整性约束，用来保证数据的一致性。
二、关系数据模型的基本概念1. 关系：关系是指一个表格，包含若干个字段和记录，每个字段对应一个属性，每个记录对应一个实体。
2. 元组：元组是指一个表格中的一行，包含了该行中每个字段的具体值。
3. 属性：属性是指一个表格中的一列，对应实体的某个特征或特性。
4. 主键：主键是指一个记录在表格中的唯一标识，可以通过它来查找、修改或删除特定的记录。
5. 外键：外键是指一个表格中引用了另一个表格的主键的字段，用来表示两个表格之间的关联。
6. 关系操作：关系数据模型支持一系列的操作，包括选择（select）、投影（project）、连接（join）和除（divide）等。
三、关系数据模型的设计与实现1. 实体与属性的识别：在进行关系数据模型的设计时，首先需要识别实体和其属性。
实体是具有独立存在意义的事物，而属性是实体的特征或者描述。
2. 确定实体之间的关系：根据实际情况确定实体之间的关系，包括一对一关系、一对多关系和多对多关系等。
关系模型概念
关系模型概念关系模型（RelationalModel）是一种数据库管理系统的理论模型，由著名的计算机科学家和数据库领域的开创者马克普罗维奇（Dr. Edgar F. Codd）1970年提出。
它是一种以关系来表达数据模型，用于存储和管理大量信息，包括文档、图像、视频等大量复杂数据结构。
关系模型是使用一系列由行和列组成的表，它们中的每一行表示一个实体，每一列表示一个属性。
每个记录都由一个主键（Primary Key）唯一确定，包括一些外键（Foreign Key）来表示实体之间的关系。
这是一种关系数据模型，它把关系的概念和数据的表示形式结合起来。
这种模型可以被用来表示大量复杂的数据，它们都可以以数据库的形式进行维护和管理。
此外，关系模型还可以使用一种叫做关系代数（Relational Algebra）的操作语言来实现，它可以执行一系列的查询操作，这些操作包括选择（Select）、投影（Project）、连接（Join）等等，用来对关系数据模型进行复杂的数据操作。
关系模型的优点在于能够有效地存储、管理和查询大量的数据；允许自由的添加、修改和删除实体和属性，灵活地实现结构上的变化；可以用于搜索和检索文档数据，让用户能够根据不同的条件查询；可以较容易地将现有数据库系统迁移到关系模型。
关系模型最重要的优势在于具有良好的可移植性，它可以在不同的计算机系统之间转换，而且其查询语言及其实现的多元化性也使得它可以用于不同的应用领域。
这使得它成为最常用的数据库管理系统，广泛应用于各领域的业务管理。
关系模型也存在一些缺点，比如查询的性能较低、数据的冗余率较高、业务脆弱性比较大。
此外，关系模型的实现也相对复杂，不能满足业界对复杂数据模型的要求。
在当今的信息时代，关系模型仍然是最重要的数据库管理系统，它在支持和处理各种复杂的数据结构方面发挥着重要的作用。
关系模型的应用也将逐步扩展到各个领域，它将更好地支持不同的应用需求，为信息的获取和管理提供更强大的功能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
主键：从候选键中选择一个作为关系的主键。主键包含的属性称为主属性。
其它属性称为非主属性。
2.1 关系模型的数据结构
在关系定义中，主属性用下划线表示，如标识了主属性的关系R 表示为：R(学号，课程，成绩) 外键：在存在多个关系时，可以要求其中一个关系(设为R)的某些属性 的值能在另一关系(设为S)的主键中找到对应的值，这时R中的 这些属性称为R的一个外键。 如，有如下两个关系。
3. 用户定义的完整性
允许用户指定关系中数据需要满足的其他约束条件。 如成绩属性的取值范围在0～100之间，年龄的取值范围在0 ～150之间,
性别的取值范围在男、女之间等。
2.3
关系代数
关系代数，是一种抽象的查询语言，是关系数据操纵语言的一
种传统表达方式，它是用对关系的运算来表达查询的。
关系模式的数据操作主要由关系代数完成。关系代数包含一系
95002
…… 95004 95004
刘晨
女
19
信息
……
95001
…… 95002 95002
1
92
张力 张力
男 男
19 19
信息 信息
2 3
90 80
20 运输结果产生了一个包含 ____ 个元祖的关系
2.3
筛选后的关系： S
学生.学号 95001 95001 95001 姓名 李永 李永 李永 性别 男 男 男
b1 b1 b2 b2
E e1
e2 e3 e1 e2
H h1
h2 h3 h1 h2
P p1
p2 p3 p1 p2
a2
b2
c2
e3
h3
p3
Flash演示
2.3
学生
学号 95001 姓名 李永 性别 男 年龄 20
关系代数
成绩
所在系 计算机 学号 95001 95001 95001 课程号 1 2 3 成绩 92 85 88
D1 D2 Dn d1 , d2 ,, dn | di Di , i 1,2,, n
笛卡尔积可形象地用一个二维表来表示。 其中，每个元素 叫做一个分量。
d1 , d2 ,, dn 称为一个元组。元素中的每一个值 d
见课本10页例子
i
2.1 关系模型的数据结构
陈忠，计算机应用),(张力，陈忠，软件工程),(李强，张平，计算机应用),(李强，张平，软件工 程),(李强，陈忠，计算机应用),(李强，陈忠，软件工程),(钱三，张平，计算机应用),(钱三，张 平，软件工程),(钱三，陈忠，计算机应用) ,(钱三，陈忠，软件工程)}
name×mentor×speciality中包含3×2×2=12个元组，这12个元组用二维表表示为：
R2 R3 叶结点 联系更多的 是非层次关 系的。 R1 R2 R3 R4 叶结点 R5 叶结点 R4 R5
第二章
关系模型
目前最重要的一种数据模型。 用表格形式结构表示实体类型及 实体之间的联系。
关系数据模型
面向对象模型
现实世界中存在着许多含有更复 杂数据结构的实际应用领域，从
而导致了面向对象的数据模型。
C c1 c2
将两个关系的元组以任意组合的方式连接起来，产生一个新的关 系。
关系R
A a1 a2
B b1 b2
关系S
E e1 e2 e3
H h1 h2 h3
P p1 p2 p3
则关系R和S的广义笛卡尔积R S为：
2.3
R
关系代数
C c1
c1 c1 c2 c2
S
A a1
a1 a1 a2 a2
B b1
2.1 关系模型的数据结构
例，若name={张力，李强，钱三}，mentor={张平，陈忠}，speciality={计
算机应用，软件工程},求name、mentor和speciality的笛卡尔积 name×mentor×speciality。 name×mentor×speciality={(张力，张平，计算机应用),(张力，张平，软件工程),(张力，
列基本的关系运算。关系代数中所有运算的操作数和运算结果都是
关系，运算的结果又可作为进一步运算的操作数，形成更复杂的关 系代数表达式。 熟悉“网上书店数据库”例子，见表2.3 2.4 2.5
2.3
2.3.1 基本的关系运算
1.选择( )
关系代数
选择运算的作用是从一个关系中找出满足指定条件的元组。 选择运算用字母 表示，选择条件作为 下标。 2.投影( )
分析： 学生×成绩
学生.学号 95001 95001 95001 95001 95001 姓名 李永 李永 李永 李永 李永 性别 男 男 男 男 男 年龄 20 20 20 20 20 所在系 计算机 计算机 计算机 计算机 计算机 成绩.学号 95001 95001 95001 95002 95002 课程号 1 2 3 2 3 成绩 92 85 88 90 80
D1×D2×D3={(数据结构，张三，9-117), (数据结构，张三，9-201), (数据结构，
张三，9-135), (数据结构，李四，9-117), ……, (算法，李四，9-135)}
每个元素称为一个元组。元素中的每一个值叫做一个分量 笛卡尔积可以表示为一个二维表。表中的每行对应一个元组，表中 的每列对应一个域。表中的每个单元格对应一个分量。如表2.1
第二章 关系数据模型
第一章
复 习
• 掌握数据库、DBMS、DBS等概念
• 了解数据管理的三个阶段：人工管理、文件系统、数据库技
术。
• 掌握数据库的5个主要特征：数据的结构化；高共享、低冗
余和大容量；可靠性高；安全性；数据独立性。 • 掌握数据模型的三个组成要素：数据结构、数据操作和数据 的约束条件。
在面向对象的数据模型中，最基 本的概念为对象和类。
数据结构简单，容易被初学者接 受，已得到广泛应用
第二章
一、单一的数据结构----关系
关系数据模型
关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成
关系模型的数据结构非常单一。在关系模型中，现实世界的实体 以及实体间的各种联系均用关系来表示。在用户看来，关系模型中数据 的逻辑结构是一张二维表。 二、关系操作 关系模型中常用的关系操作包括：选择、投影、连接、查询、修 改等。
课程号
成绩
95001
95001 95001 95001 95001 95002 …… 95004 95004
例，试定义研究生关系。
解：若用graduate表示研究生关系名，包含姓名、导师和专业属性，则研究生 关系可以记为：graduate(姓名，导师，专业)
使用二维表表示为：
2.1 关系模型的数据结构
姓名 导师 专业
张力
李强 钱三
张平
张平 陈忠
计算机应用
计算机应用 软件工程
研究生graduate关系是name×mentor×speciality笛卡尔积中取出的一个子集，对 于graduate关系来说，笛卡尔积中许多元组是无意义的，因此graduate关系仅从
解：若研究生的姓名、导师和专业域分别使用name、mentor和speciality来表示， 其域的取值及表示方法为： name={张力，李强，钱三} mentor={张平，陈忠} speciality={计算机应用，软件工程}
2.1 关系模型的数据结构
2. 笛卡尔积：
给定一组域D1,D2,…,Dn,这些域中可以有相同的。则D1,D2,…Dn的笛卡尔积为：
第二章
关系数据模型
20世纪60年代末是数据库技术的萌芽时期，这期间研究
者提出了很多种数据模型。比较流行的数据模型有四种：
层次模型 网状模型 关系模型 面向对象模型
第二章
层次模型
关系数据模型
网状模型
用有向图结构表示实体类型及 数据库系统中最早出现的数据模型。 实体之间联系的数据模型。记 用树形结构来表示各类实体以及实 录之间M:N联系容易实现，查 体间的1:N联系。 现实世界中 询效率较高，但编写应用程序 事务之间的 较复杂，用户不容易使用。 根结点 R1
2.2 关系模型的数据完整性
关系的完整性规则是对关系的某种约束条件。
关系模型中可以有三类完整性约束：实体完整性、参照完整性 和用户定义的完整性。
1. 实体完整性 要求对于任何一个关系，构成主键的属性值惟一并且不能为空。
2.2 关系模型的数据完整性
2. 参照完整性
若一个关系含有外键，则构成外键的属性值要么指向被引用表的 某一主键的值，要么全部为空。
例如：
学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄） 专业（专业号，专业名） 则根据参照完整性，学生关系中的“专业号”属性，只能取下面两类 值：
空值，表示尚未给该学生分配专业
非空值，这时该值必须是专业关系中某个元组的“专业号”值，表示 该
2.2 关系模型的数据完整性
试分析课本图2.1
2.2 关系模型的数据完整性
三、关系的三类完整性约束
实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。
2.1 关系模型的数据结构
如整数域是所有整数的集合,
2.1.1 关系的数学定义
1. 域：是一组具有相同数据类型的值的集合。
实数域是所有实数的集合,
性别的域是{男，女}等。
例：若有三名研究生，分别是张力、李强和钱三。其中张力和李强的导师是张平， 专业方向是计算机应用；钱三的导师是陈忠，专业方向是软件工程。写出研究生 的姓名、导师和专业的域。
95002
95003 95004
刘晨
王敏 张力
女
女 男
19
18 19
信息