SQL关系模型的基本概念

关系模型的基本概念

关系模型创始人：IBM的E.F.Codd，1970年。

目前所有厂商推出的DBMS都支持RDB，非关系系统的产品也都加上了关系接口，数据库领域当前的研究工作也都是以关系方法为基础。

2.1.1关系模型的结构、操作和完整性约束的基本概念

（1）关系模型的数据结构

关系模型是建立在严格的数学概念的基础上的。关系模型中数据的逻辑模型是一张二维表，它由行和列组成。在关系模型中，实体以及实体间的联系都是用关系来表示。

必须满足一定的规范条件，其中最基本的一条就是，关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项，也就是不允许表中还有表。

（2）关系模型的存储结构

在关系模型中，实体及实体间的联系都用“表”来表示。在数据库的物理组织中，“表”以“文件”形式存储。

（3）关系模型的操作

关系模型的操作主要包括查找、插入、删除和修改数据。关系模型中的数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元组的集合。

（4）关系模型的完整性约束

关系模型的操作必须满足关系的完整性约束条件。关系的完整性约束条件包括3大类：实体完整性、参照完整性和用户定义完整性。

2.1.2关系模型的基本术语

（1）关系与二维表

表2-1是一张学生登记表，这是一张二维表。

可用图2-1的表格表示。

二维表的术语关系模型的术语数据库的术语

列←---------→属性←-----------→字段

←-----→关系模式←-------→记录类型

1 ←-----→元组1 ←-------→记录1

2 文件元组2 关系(实例) 记录2 文件

3 ←-----→元组3 ←-------→记录3

列值←-------→属性值←----------→字段值

图2-1 二维表、关系模型及数据库的对应术语

在关系模型中，关系(Relation)就是一个二维表。

表中的列称为属性(Attribute)。属性具有型和值两层含义：属性的型指属性名和属性取值域；属性值指属性具体的取值。同一关系中的属性名(即列名)不能相同。属性用于表示实体的特征，一个关系中往往有多个属性。例如表2-1中有4个属性，分别为学号、姓名、性

别和年龄。

表中的行称为元组(Tuple)，组成元组的元素称为分量(Component)。数据库中的一个实体或实体间的一个联系均使用一个元组表示。例如表2-1中有3个元组，它们分别描述3个学生的学号、姓名、性别和年龄。(S0201,李兰,女,17)是一个元组，它由4个分量构成。

元组的集合即为关系(relation)，或称为实例(instance)。关系中属性个数称为元数(arity)，元组个数称为基数(cardinality)。图2-1中，关系R的元数为4，基数为3。

实际上我们常常直接称呼关系为表，元组为行，属性为列。

关系中每1个属性都有一个取值范围，称为属性的值域。域(Domain)是一组具有相同数据类型的值的集合。例如,整数、{0,1}、{男,女}、{计算机专业,物理专业,外语专业}等，都可以作为域。属性A的值域用DOM(A)表示。每个属性对应一个值域，不同的属性可对应于同一值域。

（2）关系的定义

可以用集合的观点定义关系：关系是一个元数为K(K>1)的元组的集合，是其各属性的值域的笛卡尔积的一个子集。集合中的元素是元组，每个元组的元数相同。

（3）键（码）

键(码)由1个或几个属性构成，在实际使用中，有下列几种键：

①超键(Super Key)：在关系中能惟一标识元组的属性集称为关系模式的超键。

②候选键(Candidate Key)：不含有多余属性的超键称为候选键。也就是在候选键中，若要再删除属性，就不是键了。一般而言，如不加说明，则键是指候选键。

③主键(Primary Key)：用户选作标识元组的一个候选键称为主键，也称为关键字。如果关系中只有一个候选键，这个惟一的候选键就是主键。

表2-1中，(学号,姓名)是关系模式的超键，但不是候选键，而(学号)是候选键。在实际使用中，如果选择(学号)作为插人、删除或查找的操作变量，那么就称(学号)是主键。

④全码(All-Key)：若关系的候选键中只包含一个属性，则称它为单属性码；若候选键由多个属性构成，则称它为多属性码。若关系中只有一个候选键，且这个候选键中包括全部属性，则称该候选键为全码。全码是候选键的特例，它说明该关系中不存在属性之间相互决定情况。

例如，设有以下关系：

学生(学号,姓名,性别,出生日期)；

课程(课程号,课程名,学分)；

学生选课(学号,课程号)。

其中，学生关系的主键为学号，是单属性码；课程关系中课程号是主键；学生选课关系中的学号和课程号相互独立，属性间无依赖关系，该关系的主键是全码。

⑤主属性(Prime Attribute)与非主属性(Non-Key Attribute)：关系中，候选码中的属性称为主属性，不包含在任何候选码中的属性称为非主属性。

⑥外键(Foreign Key)和参照关系(Referencing Relation)：设F R是关系R的一个或一组属

性，但不是关系R的候选键，如果F R与关系S的主键K S相对应，则称F R是关系R的外键，关系R为参照关系，关系S为被参照关系(Referenced Relation)或目标关系(Target Relation)。

需要指出的是，外键并不一定要与相应的主键同名。但在实际应用中，为便于识别，当外键与相应的主键属于不同关系时，往往给它们取相同的名字。

例如，在学生库中有学生、课程和成绩3个表，其关系模式如下(其中主键用下划线标