数据库基础知识

阳光穿透心脏的1/2处 2022-03-28 14:37 397阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  1. 模型
 *   *  1.1 数据模型的组成要素
     *   *  1.1.1 数据结构
         *  1.1.2 数据操作
         *  1.1.3 数据完整性约束
     *  1.2 概念模型
     *   *  1.2.1 信息世界的基本概念
         *  1.2.2 概念模型的表示(E-R模型)
 *  2. 关系数据库
 *   *  2.1 关系模型
     *   *  2.1.1 关系数据结构
         *  2.1.2 关系操作
         *  2.1.3 关系的三类完整性约束
     *  2.2 关系数据结构及形式化定义
     *   *  2.2.1 域
         *  2.2.2 笛卡尔积
         *  2.2.3 关系
     *  2.3 关系完整性
     *   *  2.3.1 实体完整性
         *  2.3.2 参照完整性
         *  2.3.3 用户自定义完整性

# 1. 模型 #

模型可以分为两类一种是易于用户理解的概念模型（也称信息模型）是从用户的角度出发，主要用于数据库设计。另一类模型是面向DBMS的数据模型，主要包括层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型。

## 1.1 数据模型的组成要素 ##

### 1.1.1 数据结构 ###

用于描述静态特性，按照数据结构可以分为层次模型、网状模型、**关系模型**、**面向对象模型**。

### 1.1.2 数据操作 ###

用于描述动态特性，是指对数据库中各种对象的增删改查。

### 1.1.3 数据完整性约束 ###

一组完整性约束规则的集合，用于限定符合数据模型的数据库状态以及状态变换，以保证数据的正确、有效、相容。

## 1.2 概念模型 ##

概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。

### 1.2.1 信息世界的基本概念 ###

(1)实体：指客观存在并可以相互区别的事物，一般用矩形表示。  
(2)属性：指实体所具有的特性，一般用椭圆表示。  
(3)码：唯一标示实体的属性集，一般添加下划线。  
(4)域：指属性的取值范围。  
(5)联系：现实世界中，事物内部以及事物之间的关系，一般用棱形表示。

### 1.2.2 概念模型的表示(E-R模型) ###

例如一个班级的简单E-R图如下所示

![er][]  
E-R模型可以根据需要进行变换，分为水平分裂和垂直分裂，例如教师信息，水平分割可以划分为男老师和女老师，垂直分割可以划分为可变信息和固定信息，以下是垂直分割的例子

![垂直分割][ER_E5_9E_82_E7_9B_B4_E5_88_86_E8_A3_82_E5_92_8C_E6_B0_B4_E5_B9_B3_E5_88_86_E8_A3_82.png]

# 2. 关系数据库 #

## 2.1 关系模型 ##

关系模型是数据模型的子集，因为关系模型很重要，这里将他单独拿出来进行学习。关系模型中的逻辑结构是一张二维表，每一行称为一个元组，每一列称为一个属性(或字段)。

*  关系：对应一个二维表
 *  元组：一行称为一个元组
 *  属性：一列成为一个属性
 *  主码：某个属性或属性组能够唯一确定一个元组
 *  域：属性的取值范围

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3部分组成

### 2.1.1 关系数据结构 ###

可以将他简单的看成一张二维表

### 2.1.2 关系操作 ###

常用的关系操作包括：选择(select)、投影(project)、连接（join)、除(divide)、并(union)、交(intersection)、差(difference)等查询(query)操作，和添加(insert)、删除(delete)、修改(update)等更新操作两大部分。  
关系操作的特点是采用集合操作的方式，即操作的对象和结果都是集合。这种操作方式也称为一次一集合方式。  
关系数据语言可以分为三类：  
（1）关系代数：用对关系的集合运算表达查询要求  
（2）关系演算：用谓词表达查询要求  
（3）关系数据语言：例如SQL  
他们在功能上是等价的，非过程化的语言。

### 2.1.3 关系的三类完整性约束 ###

实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性。

## 2.2 关系数据结构及形式化定义 ##

无论是实体还是实体间的联系均由单一的结构类型即关系（二维表）来表示。

### 2.2.1 域 ###

域(Domain)是一组具有相同数据类型的值的集合。

### 2.2.2 笛卡尔积 ###

给定一组域D1,D2…Dn（这些域中可以包含相同的元素，既可以完全不同，也可以部分或全部相同），D1,D2…Dn的笛卡尔积（Cartesian Product)为  
D1 x D2 x … x Dn = \{(d1,d2,…,dn)|d1属于Di,i=1,2,…,n\}  
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。

### 2.2.3 关系 ###

关系是笛卡尔积的子集，所以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。  
某一属性组能唯一标识一个元组，则称该属性为候选码(Candidate key)，若有多个候选码，则选定其中一个为主控使用者，称为主码(Primary key)。包含在候选码中的属性称为主属性，不在其中的称为非主属性。

## 2.3 关系完整性 ##

### 2.3.1 实体完整性 ###

若属性组（或属性）K是基本关系R的主码（或称主关键字），则所有元祖K的取值唯一，并且K中属性不能全部或部分取空值）。如果主属性取空值，就说明存在不可标识的实体，与客观世界中实体要求唯一标识相违背。

### 2.3.2 参照完整性 ###

设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的码，如果F与基本关系S的主码Ks相对应，则称F是基本关系R的外码(Foreign key)，并称基本关系R为参照关系(Referencing relation)，基本关系S为被参照关系(Referenced relation)或目标关系(Target relation)。  
参照完整性规则：若属性(或属性组)F是基本关系R的外码，他与基本关系S的主键Ks相对应，则对于R中每个元组在F上的值必须为：或者取空值（F的每个属性值均为空值）；或者等于S中某个元组的主码值。

### 2.3.3 用户自定义完整性 ###

针对某一个具体应用的关系数据库所定制的约束条件，他反映某一个具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。

[er]: https://raw.githubusercontent.com/little-motor/uml/master/DB/E-Rdemo.png
[ER_E5_9E_82_E7_9B_B4_E5_88_86_E8_A3_82_E5_92_8C_E6_B0_B4_E5_B9_B3_E5_88_86_E8_A3_82.png]: https://raw.githubusercontent.com/little-motor/uml/master/DB/ER%E5%9E%82%E7%9B%B4%E5%88%86%E8%A3%82%E5%92%8C%E6%B0%B4%E5%B9%B3%E5%88%86%E8%A3%82.png