数据库原理及应用：SQL Server 2022（第3版）最新章节_贾铁军著

2.1 关系模型概述

【案例2-1】 关系模型的应用最广泛 。关系数据库系统主要以关系数据库管理系统（RDBMS）为核心，统一管理及控制各种业务数据的处理与共享。关系数据库在实际业务中的应用非常广泛，极大地推动了经济、商贸、金融、交通、运输、物流、教育和办公等各领域或行业的各种大量业务数据的处理。

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2.1.1 关系模型的基本概念

关系数据库的数据结构简单、直观，可用二维表表示现实世界中的实体（事物）及其之间的联系。

1．关系及关系模型相关概念

为了便于更好地掌握数据库技术，下面概要介绍常用的基本概念。

1）关系。关系是一个二维表（简称为表），表示数据的逻辑结构，将现实世界中的实体及其联系归结为简单的二维关系，其中，表中的一行代表一条 记录（元组） ，每列代表一个属性。一般 形式定义 为 R （ D ₁ ， D ₂ ，…， D _n ），表示 D ₁ × D ₂ ×…× D _n 的子集域 D ₁ ， D ₂ ，…， D _n 上的关系，其中 R 表示 关系名 ， n 是关系的列（或目）数。

2）记录和属性。在关系模型中，二维表中的行称为记录（或元组）。二维表的列称为属性。每个属性对应表中的一个字段，属性名即字段名，属性值为其字段值。

3）域。 域（Domain） 是一组具有相同数据类型值的集合，用于表示属性的取值范围。属性 A 的域用 DOM （ A ）表示。每个属性对应一个域，不同的属性可以具有相同的域。

【案例2-2】 不同域的应用示例。 D ₁ ={百分制成绩 X ，1≤ X ≤100}，表示百分制成绩的集合。 D ₂ ={男，女}，表示性别集合。 D ₃ ={企业职工}，表示企业18～60岁的在职员工（特殊情况、延迟退休等除外）的集合。

4）关系模型。 关系模型（Relation Model） 是以关系（表结构）表示的模型，可用键（或称 主属性 ）唯一标识记录。键可以是单一属性或属性组。

关系模型的组成 包括关系数据结构、关系操作和关系完整性约束。关系模型是关系数据库的构建基础，所有关系数据库都支持关系模型。关系模型中，无论实体还是之间的联系，均为二维表结构，每个关系对应一个二维表。例如，学生可用学生关系表示。

【案例2-3】 高校学生数据表 。高校学生数据表包含的主要信息为学号、姓名、性别、专业、出生日期和家庭地址。表头表示 关系型 ，从第二行开始的以下各行都是这个关系型的 实例（记录） ，如表2-1所示。

表2-1 高校学生数据表

5）元数和基数。元数指关系（数据表）中属性（列）的个数。基数指记录（行）的个数。表2-1所示关系的元数和基数分别为6和5。

2．超键、候选键、主键和外键

1）超键。是指在关系模式中，能唯一标识记录（元组）的属性组，如（学号，姓名）。

2） 候选键 。是指没有多余属性的超键，如学号、工号、订单号。

3）主键。是指在关系中选取的候选键之一，主键不能为空值。如学生（学号，姓名，专业）的主键可以选“学号”，也可以选（学号，姓名）。

4）外键。若在关系 R 中包含另一个关系 S 的主键所对应的属性组 K ，则称 K 为 R 的外键 。如对于选课（学号，课程号，成绩），“学号”就是“选课”关系的外键。

注意： 外键是指另一个关系的主键。在多表调用数据时，需要多表之间借助主键和外键建立关联，实现记录之间的一一对应（避免出错）。

关系模型中，主键和外键为现实世界中实体之间的联系建立了桥梁。基本关系 R 称为 参照关系 ，基本关系 S 称为 被参照关系 或 目标关系 。

特别理解

关系与关系中的主键和外键

2.1.2 关系的类型和性质

关系有三种类型 ：基本关系（或称基本表或表）、查询表和视图表。 基本表 是实际存在的（存储）表。 查询表 是查询结果对应的表（常为部分数据）。 视图表 是由表或其他视图表导出的虚表，不对应实际存储的数据。

关系（表）具有六条基本性质 如下。

知识拓展

关系具有的6条基本性质

1）关系中的属性（列）是同质的，即每一列中的属性值（数据项）是同一种类型，即要求同列同类同域。

2）关系中的属性（列）是原子的，每个属性（列）不可再分。

3）任何两行（记录）都不能完全相同，以免造成不一致或错误等问题，应保证实体的唯一性和完整性。例如，客户一次存款只能有一条记录。

4）任何两列都不能同名。不同的列可以来自同一域，即列值类型可以相同。

5）关系中的行（记录）不分先后顺序，任意两行记录的次序可以交换。

6）关系中的属性（列）不分先后顺序，即属性（列）的次序可以任意交换。

【案例2-4】 高校学生不规范数据表 。高校学生数据表包括以下数据项：学号、姓名、性别、专业、出生日期（年、月、日）和家庭地址。表头表示关系型，从第二行开始的以下各行都是一个关系型的实例，如表2-2所示。

表2-2 学生数据表

此例中，属性“出生日期”再分为年、月、日三部分（不是原子的），导致属性“出生日期”不符合关系基本性质，是一种不规范关系，直接影响数据处理。

2.1.3 关系模式的表示

关系模式（Relation Schema） 是对关系结构和特征的描述， 可形式化地表示 为 R （ U ， D ， DOM ， F ）。其中， R 为关系名， U 为组成该关系的属性（列）名集合， D 为属性组 U 中属性取值的域， DOM 为属性域的映象集合， F 为属性之间数据的依赖关系集合。

关系模式可以 简记为 R （ U ）或 R （ A ₁ ， A ₂ ，…， A _n ），其中 R 为关系名， A ₁ ， A ₂ ，…， A _n 为属性名。例如，学生关系的关系模式可表示为：

关系模式主要描述以下两方面的内容。

特别理解

关系数据库中的型与值

1）关系模式指明关系（表）的结构（型），即构成的属性（列）及其域（常为属性的数据类型和长度等），以及属性与域之间的映射（对应）关系。

2）关系模式应确定属性间的相互关联关系和属性本身的约束条件。属性间的相互关联关系表现为一个表的主键同外键对应。

2.1.4 由E-R图向关系模型的转换

1．转换规则

E-R图的组成三要素 包括实体、实体的属性和实体间的联系，而关系模型是用二维表表示现实世界中实体之间的联系，即关系模式集合，所以将E-R图转换为关系模型（表），就是将E-R图转换成关系的过程。 实体和联系类型的转换规则 如下。

1）实体转换关系规则。将一个实体转换成一个关系时，实体的属性就是关系的属性，实体的标识符就是关系的键，例如，案例2-3中学生的学号为关系的键。

2）二元联系类型的转换规则。①若实体间的联系为一对一，则将两个实体类型转换成两个关系模式的过程中，任选一个属性（组），在其中加入另一个关系模式的键和联系类型的属性。②若实体间的联系为一对多，则在“多”的一端实体的关系中，加上“一”的一端实体的键和联系的属性。③若实体间的联系为多对多，则将联系也转换为关系，其属性为两端实体的键加上联系的属性，而键为两端实体键的组合。