數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫復(fù)習(xí)材料

1.1數(shù)據(jù)庫基本概念1.1.1數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)(Data)數(shù)據(jù)是描述現(xiàn)實(shí)世界事物的符號記錄，是用物理符號記錄的可以鑒別的信息。包括文字、圖形、聲音等，他們都是用來描述事物特性的。

數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是對各種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲、分類、計(jì)算、加工、檢索與傳輸?shù)倪^程。包括：收集原始數(shù)據(jù)、編碼轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出等。數(shù)據(jù)庫(DataBase，簡記為DB)數(shù)據(jù)庫是長期存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。這種集合具有如下特點(diǎn)：最小的冗余度應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)資源共享數(shù)據(jù)獨(dú)立性高統(tǒng)一管理和控制返回首頁1.1數(shù)據(jù)庫基本概念1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)是指系統(tǒng)開發(fā)人員利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)資源開發(fā)出來的，面向某一類實(shí)際應(yīng)用的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。例如：財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)，人事管理系統(tǒng)等等。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一個(gè)數(shù)據(jù)管理軟件，它的基本功能包括以下幾個(gè)方面：數(shù)據(jù)定義功能用戶通過數(shù)據(jù)定義語言對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象進(jìn)行定義。數(shù)據(jù)操縱功能用戶可以使用數(shù)據(jù)操縱語言操縱數(shù)據(jù)，如查詢、插入、刪除和修改。數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理功能數(shù)據(jù)庫在建立、運(yùn)行和維護(hù)時(shí)由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制。數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能它包括數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的輸入、轉(zhuǎn)換功能，數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲、恢復(fù)功能等。返回首頁1.1數(shù)據(jù)庫基本概念

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由5部分組成：硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫集合、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)和人員。其中，人員包括：數(shù)據(jù)庫管理員、系統(tǒng)分析員、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)員、應(yīng)用程序員和最終用戶等。其中，數(shù)據(jù)庫管理員是對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、維護(hù)、監(jiān)視等的專業(yè)人員。

用戶數(shù)據(jù)庫管理員操作系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具用戶用戶數(shù)據(jù)庫返回首頁1.1數(shù)據(jù)庫基本概念

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在總體結(jié)構(gòu)上一般都體現(xiàn)為三級模式的結(jié)構(gòu)特征，即外模式、模式和內(nèi)模式，分別反映了看待數(shù)據(jù)庫的3個(gè)角度。

■模式Schema）：又稱概念模式或邏輯模式，是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。

■外模式(ExternalSchema)：也稱子模式或用戶模式，是數(shù)據(jù)庫用戶看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。

■內(nèi)模式（InternalSchema）又叫做存儲模式，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的內(nèi)部表示，即數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述。如果把一個(gè)話劇團(tuán)看作一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，那么，所有演員的集合就是它的模式，它不同于其他話劇團(tuán)；觀眾看到的某一場話劇的演員為外模式，它只是全體演員即模式的子集；演員的住宿方式就是內(nèi)模式了，它表述了演員的物理存在形式返回首頁1.1數(shù)據(jù)庫基本概念

三級模式之間的關(guān)系

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在三級模式中提供了兩次映像：外模式到模式的映像和模式到內(nèi)模式的映像，而這兩次映像就實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)兩個(gè)層次的獨(dú)立性，即物理獨(dú)立性和邏輯獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫模式外模式1內(nèi)模式外模式2外模式3應(yīng)用1應(yīng)用2應(yīng)用3應(yīng)用4應(yīng)用5模式/內(nèi)模式映象模式/外模式映象返回首頁1.1數(shù)據(jù)庫基本概念1.1.3數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展

數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了人工管理、文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3個(gè)階段。人工管理階段這一階段是指20世紀(jì)50年代中期以前，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)硬件狀況是：外存只有磁帶、卡片、紙帶，沒有磁盤等直接存取的存儲設(shè)備；軟件狀況是：沒有操作系統(tǒng)，沒有管理數(shù)據(jù)的軟件，數(shù)據(jù)處理方式是批處理。人工管理階段的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)不保存、數(shù)據(jù)無專門軟件進(jìn)行管理、數(shù)據(jù)不共享、數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性、數(shù)據(jù)無結(jié)構(gòu)。文件系統(tǒng)階段這一階段從20世紀(jì)50年代后期到60年代中期，計(jì)算機(jī)硬件和軟件都有了一定的發(fā)展。計(jì)算機(jī)不僅用于科學(xué)計(jì)算，還大量用于管理。這時(shí)硬件方面已經(jīng)有了磁盤、磁鼓等直接存取的存儲設(shè)備。在軟件方面，操作系統(tǒng)中已經(jīng)有了數(shù)據(jù)管理軟件，一般稱為文件系統(tǒng)。處理方式上不僅有了文件批處理，而且能夠聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理返回首頁1.1數(shù)據(jù)庫基本概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

20世紀(jì)60年代末數(shù)據(jù)管理進(jìn)入新時(shí)代——數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段出現(xiàn)了統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專門軟件系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一種較完善的高級數(shù)據(jù)管理方式，也是當(dāng)今數(shù)據(jù)管理的主要方式，獲得了廣泛的應(yīng)用。

分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由若干個(gè)站集合而成。這些站又稱為節(jié)點(diǎn)，它們在通訊網(wǎng)絡(luò)中聯(lián)接在一起，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它們都擁有各自的數(shù)據(jù)庫、中央處理機(jī)、終端，以及各自的局部數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。因此分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以看作是一系列集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的聯(lián)合。它們在邏輯上屬于同一系統(tǒng)，但在物理結(jié)構(gòu)上是分布式的。

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)

面向?qū)ο缶幊蹋∣bjectOrientedProgramming，OOP，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)）是一種計(jì)算機(jī)編程架構(gòu)。OOP的一條基本原則是計(jì)算機(jī)程序是由單個(gè)能夠起到子程序作用的單元或?qū)ο蠼M合而成。OOP達(dá)到了軟件工程的三個(gè)主要目標(biāo)：重用性、靈活性和擴(kuò)展性。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫吸收了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法的核心概念和基本思想，采用面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn)來描述現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體（對象）的邏輯組織、對象之間的限制和聯(lián)系等

。返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)1.2.1三個(gè)世界的轉(zhuǎn)化現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)庫管理的對象存在于現(xiàn)實(shí)世界中，現(xiàn)實(shí)世界中的事物存在著各種各樣的聯(lián)系。這種聯(lián)系是客觀存在的，是由事物本身的性質(zhì)決定的。例如，學(xué)校考務(wù)管理系統(tǒng)中有老師、學(xué)生、課程、教室等構(gòu)成元素。概念世界概念世界也叫做信息世界，是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映，是對客觀事物及其聯(lián)系的一種抽象描述。從現(xiàn)實(shí)世界到概念世界是通過概念模型來表達(dá)的。如對學(xué)生的描述可分為：學(xué)號、姓名、班級、籍貫、性別等概念。數(shù)據(jù)世界存入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是將概念世界中的事物數(shù)據(jù)化的結(jié)果。為準(zhǔn)確地反映事物本身及事物之間的各種聯(lián)系，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)一定存在一個(gè)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)模型可用來準(zhǔn)確描述這種結(jié)構(gòu)。在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理，也就是三個(gè)世界的轉(zhuǎn)化過程中，概念模型和數(shù)據(jù)模型是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)化的橋梁，是對現(xiàn)實(shí)世界中的事物進(jìn)行抽象的工具。

返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)

三個(gè)世界的轉(zhuǎn)化過程示意圖

返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)1.2.2

數(shù)據(jù)模型

模型概念模型（model）：一般而言，模型是現(xiàn)實(shí)世界某些特征的模擬和抽象，分為實(shí)物模型與抽象模型。建筑模型，汽車模型，飛機(jī)模型等都是實(shí)物模型，它們通常是客觀事物的某些外觀特征或者功能的模擬與刻畫；數(shù)學(xué)模型s=πr2是一種抽象模型，它抽象描述了園的面積和園的半徑之間的數(shù)量關(guān)系，揭示客觀事物的某些本質(zhì)的、內(nèi)部的特征。數(shù)據(jù)模型在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理的過程中，數(shù)據(jù)模型起著關(guān)鍵作用。整個(gè)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展就是沿著數(shù)據(jù)模型的主線展開的?，F(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫均是基于某種數(shù)據(jù)模型，了解數(shù)據(jù)模型的基本概念是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)。根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，可以將這些模型劃分為兩類，他們分屬于兩個(gè)不同的層次。第一類模型是概念模型，也稱信息模型。它是按用戶的觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息建模，主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。另一類模型是數(shù)據(jù)模型，主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型等，它是按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模，主要用于DBMS的實(shí)現(xiàn)，這種數(shù)據(jù)模型也叫結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型。返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型的要素：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所研究的對象類型的集合，這些對象是數(shù)據(jù)庫的組成成分，它們包括兩類，一類是與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象；一類是與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對象。數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作是指對數(shù)據(jù)庫中各種對象的（型）的實(shí)例（值）允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。數(shù)據(jù)庫主要有檢索和更新（包括插入、刪除、修改）兩大類操作，數(shù)據(jù)模型必須定義這些操作的確切含義、操作符號、操作規(guī)則（如優(yōu)先級）以及實(shí)現(xiàn)操作的語言。數(shù)據(jù)操作是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。數(shù)據(jù)的約束條件數(shù)據(jù)約束條件是一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。如：入學(xué)年齡不超過30歲，成績不得有三門以上不及格等。返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)1.2.3概念模型概念模型的相關(guān)概念（1）實(shí)體（Entity）：客觀存在并相互區(qū)別的事物及其事物之間的聯(lián)系。例如，一個(gè)學(xué)生、一門課程、學(xué)生的一次選課、一次考試等都是實(shí)體。（2）屬性(Attribute)：實(shí)體所具有的某一特性。例如，學(xué)生的學(xué)號、姓名、性別、出生年份、系、入學(xué)時(shí)間等。（3）碼(Key)：唯一標(biāo)示實(shí)體的屬性集。例如，學(xué)號是學(xué)生實(shí)體的碼。（4）域(Domain)：屬性的取值范圍。例如，年齡的域?yàn)?5至35之間。（5）實(shí)體型(EntityType)：用實(shí)體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實(shí)體，稱為實(shí)體型。例如，學(xué)生(學(xué)號，姓名，性別，出生年份，系，入學(xué)時(shí)間)就是一個(gè)實(shí)體型。（6）實(shí)體集(EntitySet)：同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。如，全體學(xué)生就是一個(gè)實(shí)體集。（7）聯(lián)系(Relationship)：實(shí)體與實(shí)體之間以及實(shí)體與組成它的各屬性間的關(guān)系。返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)實(shí)體間聯(lián)系的三種情況（1）一對一聯(lián)系（1:1）如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中至少有一個(gè)（也可以沒有）實(shí)體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有一對一聯(lián)系，記為1：1。例如，一個(gè)學(xué)生只能有一個(gè)學(xué)號，而一個(gè)學(xué)號只能指向一個(gè)學(xué)生，則學(xué)生與學(xué)號之間具有一對一聯(lián)系。（2）一對多聯(lián)系（1:n）如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有個(gè)n實(shí)體（n≥0）之聯(lián)系，反之，對于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B有一對多聯(lián)系，記為1:n。例如，一個(gè)班級中有若干名學(xué)生，而每個(gè)學(xué)生只在一個(gè)班級中學(xué)習(xí)，則班級與學(xué)生之間具有一對多聯(lián)系。（3）多對多聯(lián)系（m:n）如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有n個(gè)實(shí)體（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也有m個(gè)實(shí)體（m≥0）與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有多對多聯(lián)系，記為m:n。例如，一門課程同時(shí)有若干個(gè)學(xué)生選修，而一個(gè)學(xué)生可以同時(shí)選修多門課程，則課程與學(xué)生之間具有多對多聯(lián)系。

注意：實(shí)際上，一對一聯(lián)系是一對多聯(lián)系的特例，而一對多聯(lián)系又是多對多聯(lián)系的特例。

返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)概念模型的表示方法概念模型的表示方法很多，最常用的是實(shí)體—聯(lián)系方法。該方法用E-R(Entity—RelationshipApproch)圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型。E-R圖提供了表示實(shí)體型、屬性和聯(lián)系的方法。E-R圖有三個(gè)要素：（1）實(shí)體型：用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。（2）屬性：用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來。（3）聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來，同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型(1：1，1：n或m：n)。。返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)1.2.4數(shù)據(jù)模型這里講的數(shù)據(jù)模型是在概念級的模型（概念模型）的基礎(chǔ)上形成的，為計(jì)算機(jī)上某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。本書主要介紹前三種模型。層次模型若用圖來表示，層次模型是一棵倒立的樹。在數(shù)據(jù)庫中，滿足以下條件的數(shù)據(jù)模型稱為層次模型：①有且僅有一個(gè)結(jié)點(diǎn)無父結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為根結(jié)點(diǎn)；②其他結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)。返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀模型

在現(xiàn)實(shí)世界中，事物之間的聯(lián)系更多的是非層次關(guān)系的，用層次模型表示非樹型結(jié)構(gòu)是很不直接的，網(wǎng)狀模型則可以克服這一弊病。網(wǎng)狀模型是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。在數(shù)據(jù)庫中，滿足以下兩個(gè)條件的數(shù)據(jù)模型稱為網(wǎng)狀模型。①允許一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無父結(jié)點(diǎn)；②一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的父結(jié)點(diǎn)。從以上定義看出，網(wǎng)狀模型構(gòu)成了比層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，適宜表示多對多的聯(lián)系。網(wǎng)狀模型和網(wǎng)頁上的“超鏈接數(shù)據(jù)”模式有類似之處。返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)關(guān)系模型

以二維表的形式表示實(shí)體和實(shí)體之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為關(guān)系數(shù)據(jù)模型。從模型的三要素角度看，關(guān)系模型的內(nèi)容為：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：一張二維表格。數(shù)據(jù)操作：數(shù)據(jù)表的定義，檢索、維護(hù)、計(jì)算等。數(shù)據(jù)約束條件：表中列的取值范圍即域值的限制條件。關(guān)系模型的幾個(gè)常見概念：（1）關(guān)系：一個(gè)關(guān)系就是一張二維表，每個(gè)關(guān)系都有一個(gè)關(guān)系名，即數(shù)據(jù)表名。（2）元組：表中的行稱為元組，一行就是一個(gè)元組，對應(yīng)表中一條記錄。（3）屬性：表中的列稱為屬性，即字段。字段名稱為屬性名，字段值稱為屬性值。（4）域：屬性的取值范圍，如，分?jǐn)?shù)在0～100之間。（5）關(guān)鍵字：表中的一個(gè)屬性（組），它的值可以唯一地標(biāo)志一個(gè)元組。如：學(xué)號。（6）候選碼：表中的某一個(gè)屬性，它的值可以唯一地標(biāo)志一個(gè)元組。一個(gè)表中可能有多個(gè)候選碼，選擇一個(gè)作為主鍵，主鍵的屬性稱為主屬性。(7)外關(guān)鍵字：如果一個(gè)關(guān)系中的屬性或?qū)傩越M并非該關(guān)系的關(guān)鍵字，但它們是另外一個(gè)關(guān)系的關(guān)鍵字，則稱其為該關(guān)系的外關(guān)鍵字。返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)關(guān)系模型的完整性

關(guān)系模型對數(shù)據(jù)一般都具有一定的限制，這種限制稱為完整性或完整性約束。關(guān)系模型的完整性是保證關(guān)系數(shù)據(jù)表正確的關(guān)鍵。關(guān)系模型支持實(shí)體完整性約束、參照完整性約束和域約束3種完整性約束。（1）實(shí)體完整性約束假設(shè)A是一個(gè)表R的主鍵，則A不能接收空值，即單列主鍵的值不能為空，復(fù)合主鍵的任何列也不能接收空值。例如，在學(xué)生信息表中，“學(xué)號”為該表的主鍵，那么在數(shù)據(jù)庫的任何記錄中，“學(xué)號”列的值都不能為空。這樣的約束稱為實(shí)體完整性約束。（2）參照完整性約束參照完整性約束關(guān)心的是邏輯相關(guān)的表中值與值之間的關(guān)系。假設(shè)X是一個(gè)表A的主鍵，在表B中是外鍵，那么若K是表B中一個(gè)外部鍵值，則表A中必然存在在X上的值為K的記錄。例如，“系編碼”是院系信息表的主鍵，而在學(xué)生信息表中是相對于院系信息表的外鍵（學(xué)生信息表中的主關(guān)鍵字是由“學(xué)號”和“系編碼”組合而成），對于學(xué)生信息表的任何記錄，其所包含的“系編碼”的值，在院系信息表的“系編碼”列中必然存在一個(gè)相同的值。這樣的約束稱為參照完整性約束。

返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)（3）域約束域是邏輯相關(guān)的值的集合，從域中可以得出特定列的值。例如，在學(xué)生信息表中：●“出生日期”域的值必須按照特定的統(tǒng)一格式存放，而不能有時(shí)用：1986.12.23格式，有時(shí)用：12/23/1986格式，造成數(shù)據(jù)混亂；●“學(xué)生名字”、“院系名稱”等域的值必須屬于字符集合；●對于“性別”，該域中的值必須局限于男、女等。

返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)1.2.5關(guān)系運(yùn)算關(guān)系的基本運(yùn)算有兩類：傳統(tǒng)的集合運(yùn)算和專門的關(guān)系運(yùn)算。

傳統(tǒng)的集合運(yùn)算（1）并（Union）：設(shè)有兩個(gè)關(guān)系R和S，它們具有相同的結(jié)構(gòu)。R和S的并是由屬于R或?qū)儆赟的元組組成的集合，運(yùn)算符為∪。例如：設(shè)每個(gè)班有一個(gè)學(xué)生關(guān)系R1，R2，R3，…則全校學(xué)生關(guān)系T是:

T=R1∪R2∪R3∪…（2）差(Difference)：設(shè)有兩個(gè)關(guān)系R和S，它們具有相同的結(jié)構(gòu)。R和S的差是由屬于R但不屬于S的元組組成的集合。運(yùn)算符為－。例如：設(shè)有參加計(jì)算機(jī)小組的學(xué)生關(guān)系Ｒ，參加橋牌小組的學(xué)生關(guān)系Ｓ。求參加了計(jì)算機(jī)

小組但沒有參加橋牌小組的學(xué)生。結(jié)果放在關(guān)系Ｔ1中，則T1=R-S。（3）交（Intersection）：設(shè)有兩個(gè)關(guān)系R和S，它們具有相同的結(jié)構(gòu)。R和S的交是由既屬于R又屬于S的元組組成的集合，運(yùn)算符為∩。交運(yùn)算的結(jié)果是R和S的共同元組。例如：設(shè)有參加計(jì)算機(jī)小組的學(xué)生關(guān)系Ｒ，參加橋牌小組的學(xué)生關(guān)系Ｓ。求既參加了計(jì)算機(jī)小組又參加橋牌小組的學(xué)生。結(jié)果放在關(guān)系Ｔ2中，則Ｔ2=R∩S。關(guān)系的交可以用關(guān)系的差來表示。即R∩S=R-（R–S），所以，上式也可以寫成：Ｔ2=R-（R–S）。返回首頁1.2數(shù)據(jù)庫管理的實(shí)現(xiàn)專門的關(guān)系運(yùn)算（1）選擇（Selection）：按照給定條件從指定的關(guān)系中挑選出滿足條件的元組構(gòu)成新的關(guān)系，其關(guān)系模式不變，但其中元組的數(shù)目小于等于原來的關(guān)系中元組的個(gè)數(shù)，它是原關(guān)系的一個(gè)子集。這是從行的角度進(jìn)行的運(yùn)算，即水平方向抽取元組。

（2）投影（projection）：從指定的關(guān)系中挑選出某些屬性構(gòu)成新的關(guān)系，其關(guān)系模式所包含的屬性個(gè)數(shù)往往比原關(guān)系少，或者屬性的排列順序不同。投影的結(jié)果將取消由于取消了某些列而產(chǎn)生的重復(fù)元組。例如：設(shè)有讀者關(guān)系，讀者（借書證號，姓名，性別，單位，職稱，地址）。按照單位在前，姓名在后的次序列出讀者名單。此運(yùn)算結(jié)果包括元組數(shù)目不變，但減少了列的數(shù)目，同時(shí)改變了列的顯示順序（3）聯(lián)接（join）：聯(lián)接是將兩個(gè)和多個(gè)關(guān)系模式通過公共的屬性名拼接成一個(gè)更寬的關(guān)系模式，生成的新關(guān)系包含滿足聯(lián)接條件的元組。例如：設(shè)有三個(gè)關(guān)系：學(xué)生（學(xué)號，姓名，所在系，性別，現(xiàn)住址）；課程（課程號，課程名，學(xué)分）；選修（學(xué)號，課程號，成績）。若想查詢成績90分以上的學(xué)生姓名。聯(lián)接結(jié)果包括學(xué)生、課程、選修三個(gè)關(guān)系中屬性的并集。自然聯(lián)接：是去掉重復(fù)屬性的等值連接。它屬于聯(lián)接運(yùn)算的一個(gè)特例返回首頁1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.3.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法手工試湊法數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)水平和與設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)有直接關(guān)系。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)只是一種經(jīng)驗(yàn)的反復(fù)實(shí)施，而不能稱為是一門科學(xué)，缺乏科學(xué)分析理論基礎(chǔ)和工程手段的支持，所以設(shè)計(jì)質(zhì)量很難保證。規(guī)范設(shè)計(jì)法主要是將設(shè)計(jì)的步驟分為：需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)等幾個(gè)步驟，并采用了許多規(guī)范化的手段和工具完成每個(gè)階段的任務(wù)。比如基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法，基于3NF（第三范式）的設(shè)計(jì)方法，基于抽象語法規(guī)則的設(shè)計(jì)方法等，就是在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的各個(gè)過程中采用的具體的技術(shù)與方法。

注意：規(guī)范設(shè)計(jì)法仍舊是一種手工方法。對于大型的項(xiàng)目，規(guī)范化是必須遵循的設(shè)計(jì)思想。返回首頁1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.3.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟

按照規(guī)范化的設(shè)計(jì)方法，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟分為六個(gè)階段，這個(gè)過程也叫數(shù)據(jù)庫的生命周期。

需求分析：這個(gè)階段的工作是要充分調(diào)查研究，了解用戶需求概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：概念結(jié)構(gòu)是整個(gè)系統(tǒng)的信息結(jié)構(gòu)。它是現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)反映，包括實(shí)體與實(shí)體之間的關(guān)系。邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：這個(gè)階段的任務(wù)是將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成與所選用的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的過程。物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：這個(gè)階段的任務(wù)是為一個(gè)給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)合適的物理結(jié)構(gòu)，并對物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價(jià)。

返回首頁1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：這個(gè)階段的任務(wù)是為一個(gè)給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)合適的物理結(jié)構(gòu)，并對物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價(jià)。編碼測試：進(jìn)入這個(gè)階段后，就要按照邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果利用DBMS的數(shù)據(jù)定義語言把數(shù)據(jù)庫描述出來個(gè)階段運(yùn)行維護(hù)：。試運(yùn)行的主要工作是檢查應(yīng)用程序的功能，測量系統(tǒng)的性能指標(biāo)，在物理設(shè)計(jì)階段所做的評估是否正確，此時(shí)可以得到檢驗(yàn)。返回首頁1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.3.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)規(guī)范范式的概念

:規(guī)范化是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要過程，可以通過它來剔除數(shù)據(jù)庫中冗余的數(shù)據(jù)。EF–Codd在1971年提出規(guī)范化理論，他和后來的研究人員為數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)定義了五種規(guī)范化模式，簡稱范式。規(guī)范化的優(yōu)點(diǎn)：

◆大大減少了數(shù)據(jù)冗余◆改進(jìn)了數(shù)據(jù)庫