【数据库】数据库入门（二）: 关系型数据库

时间：2022-03-10 05:06:11

定义

  • 属性（Attribute）： 表的每一列具有固定的属性类别。
    • 如姓名（Name）、年龄（Age）、地址（Address）、电话号码（PhoneNumber）等。
  • 域（Domain）： 每个属性所限定的数据类型及其取值范围。
    • 常用的域有字符串（STRING）、日期（DATE）、整型数（INT）等。
  • 元组（Tuple）： 表的每一行称为一个元组，用来标识一个实体，表中不能出现相同的两个元组。
    • 单个元组的取值必然是所有域的笛卡尔积（Cartesian Product）的一个元素。
    • 如 {‘Sunday‘, ‘2019-08-02‘, 100} 是 {STRING, DATE, INT} 的一个元素。
  • 关系（Relation）： 由行和列交错形成的二维表（Table），它表示一类数据关系。
    • 单个二维表的取值必然是所有域的笛卡尔积（Cartesian Product）的一个子集。
  • 关系模式（Relation Schema）： 定义的多个二维表及其包含的所有属性。
    • 它包括表名和一系列的属性
    • 每个属性都跟域相关联
ENROL(StudentID, CourseNo, Semester, Status, EnrolDate);
ENROL(StudentID: INT, CourseNo: STRING, Semester: STRING, Status: STRING, EnrolData: DATE);

 

  • 关系数据库模式（Relational Database Schema）： 
    • 它是多个关系模式的集合（包括表名和所有属性）；
    • 它是一个关于完整性约束（Integrity Constraints，IC）的集合。

【数据库】数据库入门（二）: 关系型数据库?

【数据库】数据库入门（二）: 关系型数据库
  • 关系数据库状态（Relational Database State）： 
    • 它是多个关系 / 表的集合；
    • 在某一个具体时刻，一种关系数据库模式只存在一种关系；
    • 所有的关系 / 表都满足完整性约束 （IC）。

【数据库】数据库入门（二）: 关系型数据库?

【数据库】数据库入门（二）: 关系型数据库

关系型数据库的完整性约束

1、域约束（Domain Constraints）

元组中的每一个值必须是在其属性的取值范围之中，即既要符合定义的数据类型，又要在取值范围之中。

 

2、关键字约束（Key Constraints）

超键（SuperKey）：在一个关系 / 表中，不存在两个独立元组的超键有相同的取值，即每一个独立元组超键的取值必不相同。

候选键（Candidate Key）：当一个超键不存在它的子集仍然为超键时，这个超键被称为最小超键（minimal），也称候选键。

主键（Primary Key）：取候选键集合中的其中一个，可作为当前关系 / 表的主键（主键是惟一的）。

 

举几个例子说明一下

【数据库】数据库入门（二）: 关系型数据库?

【数据库】数据库入门（二）: 关系型数据库
  • {DoB} 是关系 STUDENT 的一个超键吗？
    • 不是，因为不同的元组可能在 DoB 这个属性上取相同的值，即可能存在出生日期相同的两个学生。
  • {StudentID, DoB} 是关系 STUDENT 的一个超键吗？
    • 是的，因为通过这一组属性，能唯一区分出一个独立的元组。
  • {StudentID, DoB} 是关系 STUDENT 的一个候选键吗？
    • 不是，因为存在它的子集 {StudentID} 也同样是一个超键，同时这还是一个最小的超键，因此是一个候选键。
  • {StudentID} 是关系 STUDENT 的一个候选键吗？
    • 是的，理由如上。
  • {DoB} 是可以选为关系 STUDENT 的主键吗？
    • 不是，DoB本身不是一个超键，更不会是一个候选键，所以不能作为主键。

 

3、实体完整性约束（Entity Integrity Constraints）

实体完整性约束主要是对主键取值的约束。由于主键是用于独立区别同一个关系中的不同元组，因此每一个元组的主键取值不能为 NULL，即不能为空。通常在定义关系或者定义属性的时候，使用 NOT NULL 关键字对主键进行修饰。

注意：关系表 R 中的其他属性也有可能被限定不能为空（NULL），即便它们并不是当前关系表的主键，但是主要一个属性是关系表的主键，那它的取值绝对不能为 NULL。

 

4、引用完整性约束（Referential Integrity Constraints）

通过观察发现，在存在多个关系表的关系数据库模式中，数据实体并不会独立存在于单一的关系表中。意思就是，任意一个元组（一个数据实体）必然在各个关系表中存在引用关系。

前面讨论到的三种约束类型，都是针对单一的关系表；引用完整性约束针对的是两个关系表之间的关系，要求指定两个关系表中间的引用关系。

外键（Foreign Key）：对于一个关系表 R1 中的属性 A，取任意一个 R1 中元组，在另一个关系表 R2 中都会存在一个元组，其属性 B 的取值与 A 相等。这种情况下，我们把属性 A 叫做关系表 R1 的外键，R1 叫做引用关系（Referencing Relation），R2叫做依赖关系（Referenced Relation）。

 

举个例子说明一下

【数据库】数据库入门（二）: 关系型数据库?

【数据库】数据库入门（二）: 关系型数据库

在上面的关系数据库模式中，我们可以找出关系表 ENROL 的两个外键：

  1. [ CourseNo ] ⊆ COURSE [ No ]
  2. [ StudentID ] ⊆ STUDENT [ StudentID ]

 

容易违反约束条件的几种情况

  • 插入操作（Insert）
  • 删除操作（Delete）
  • 更新操作（Update / Modify）

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