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数据库系统的关系数据结构

  1. 关系

    什么是关系?

单一的数据结构—-关系
现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系来表示
逻辑结构—-二维表
从用户角度,关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表
建立在集合代数的基础上

(1)域(Domain)

域是一组具有相同数据类型的值的集合。例:
整数
实数
介于某个取值范围的整数
长度指定长度的字符串集合
{‘男’,‘女’}
………………

(2)笛卡尔积(Cartesian Product)

笛卡尔积
给定一组域D1,D2,…,Dn,这些域中可以有相同的。
D1,D2,…,Dn的笛卡尔积为:

所有域的所有取值的一个组合;
不能重复;

元组(Tuple)

笛卡尔积中每一个元素(d1,d2,…,dn)叫作一个n元组(n-tuple)或简称元组(Tuple);
(张清玫,计算机专业,李勇)、(张清玫,计算机专业,刘晨)等都是元组 ;

分量(Component)

笛卡尔积元素(d1,d2,…,dn)中的每一个值di叫作一个分量;
张清玫、计算机专业、李勇、刘晨等都是分量 ;

基数(Cardinal number)

可以把基数看做笛卡尔积元素的个数,及元组的个数;
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:

笛卡尔积的表示方法:
笛卡尔积可表示为一个二维表;
表中的每行对应一个元组,表中的每列对应一个域;

(3)关系(Relation)

关系

·笛卡尔积·D1×D2×…×Dn的子集叫作在域D1,D2,…,Dn上的关系,表示为:

R:关系名
n:关系的目或度(Degree)

元组

·关系·中的每个元素是关系中的元组,通常用t表示。

单元关系与二元关系
当n=1时,称该关系为单元关系(Unary relation)或一元关系 ;
当n=2时,称该关系为二元关系(Binary relation);

·关系的表示·
关系也是一个二维表,表的每行对应一个元组,表的每列对应一个域

属性

关系中不同列可以对应相同的域;
为了加以区分,必须对每列起一个名字,称为属性(Attribute);
n目关系必有n个属性;

候选码(Candidate key)
若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组,则称该属性组为候选码;
简单的情况:候选码只包含一个属性;
全码(All-key)
最极端的情况:关系模式的所有属性组是这个关系模式的候选码,称为全码(All-key);
主码
若一个关系有多个候选码,则选定其中一个为主码(Primary key);
主属性
候选码的诸属性称为主属性(Prime attribute);
不包含在任何侯选码中的属性称为非主属性( Non-Prime attribute)或非码属性(Non-key attribute) ;

D1,D2,…,Dn的笛卡尔积的某个子集才有实际含义
·例:·表2.1 的笛卡尔积没有实际意义
取出有实际意义的元组来构造关系
关系:SAP(SUPERVISOR,SPECIALITY,POSTGRADUATE)
假设:导师与专业:1:1, 导师与研究生:1:n
主码:POSTGRADUATE(假设研究生不会重名)
SAP关系可以包含三个元组:{ (张清玫,计算机专业,李勇), (张清玫,计算机专业,刘晨),(刘逸,信息专业,王敏) }

(4)三类关系

基本关系(基本表或基表)
实际存在的表,是实际存储数据的逻辑表示
查询表
查询结果对应的表
视图表
由基本表或其他视图表导出的表,是虚表,不对应实际存储的数据
在 SQL 中,视图是基于 SQL 语句的结果集的可视化的表。
视图包含行和列,就像一个真实的表。视图中的字段就是来自一个或多个数据库中的真实的表中的字段。
我们可以向视图添加 SQL 函数、WHERE 以及 JOIN 语句,我们也可以提交数据,就像这些来自于某个单一的表。
注释:数据库的设计和结构不会受到视图中的函数、where 或 join 语句的影响。
基本关系(二维表)的性质
① 列是同质的(Homogeneous);
② 不同的列可出自同一个域,其中的每一列称为一个属性,不同的属性要给予不同的属性名;
③ 列的顺序无所谓,列的次序可以任意交换;
④ 任意两个元组的候选码不能相同;
⑤ 行的顺序无所谓,行的次序可以任意交换;
⑥ 分量必须取原子值,这是规范条件中最基本的一条;

2.关系模式

(1)什么是关系模式

关系模式(Relation Schema)是型
关系是值
关系模式是对关系的描述:

元组集合的结构
属性构成
属性来自的域
属性与域之间的映象关系
元组语义以及完整性约束条件
属性间的数据依赖关系集合

(2)定义关系模式

关系模式可以形式化地表示为:

R(U,D,DOM,F)
R 关系名
U 组成该关系的属性名集合
D 属性组U中属性所来自的域
DOM 属性向域的映象集合
F 属性间的数据依赖关系集合
·例:·
导师和研究生出自同一个域——人,取不同的属性名,并在模式中定义属性向域的映象,即说明它们分别出自哪个域;
DOM(SUPERVISOR-PERSON)= DOM(POSTGRADUATE-PERSON)=PERSON

关系模式通常可以简记为
R (U) 或 R (A1,A2,…,An)
R: 关系名
A1,A2,…,An : 属性名
注:域名及属性向域的映象常常直接说明为属性的类型、长度

3.关系模式和关系的对比

关系模式
对关系的描述
静态的、稳定的
关系
关系模式在某一时刻的状态或内容
动态的、随时间不断变化的
关系模式和关系往往统称为关系
在数据库学科中可以把关系模式理解为表的结构、属性之间的关系、约束条件,把关系理解为二维表

4.关系数据库

关系数据库·
在一个给定的应用领域中,所有·关系的集合·构成一个关系数据库
·关系数据库模式包括
若干域的定义;
在这些域上定义的若干关系模式;
关系数据库的·型·与值
关系数据库的型: 关系数据库模式, 对关系数据库的描述。
关系数据库的值: 关系模式在某一时刻对应的关系的集合,简称为关系数据库