数据库基本理论

Posted 遥岑.

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了数据库基本理论相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

数据库

数据库(Database,DB)是长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的、统一管理的相关数据的集合。按照字面的理解,数据库就是存放数据的仓库。

数据库管理系统(DBMS)

DBMS是语言编译处理程序、系统运行控制程序、系统建立、维护程序、数据字典组成的。

DBMS的功能:

  • 数据库定义功能
  • 数据存取功能
  • 数据库运行管理功能
  • 数据库的建立和维护功能
  • 数据通信功能

数据库系统的组成(DBS)

  • 数据:数据是数据库系统的工作对象,它们是某特定应用环境中进行管理和决策所必需的信息
  • 用户:用户是指存储、维护和检索数据库中数据的人员。数据库系统中主要有3类用户:终端用户、应用程序员和数据库管理员
  • 硬件:硬件是指存储数据库和运行数据库管理系统DBMS的硬件资源
  • 软件:软件是指负责数据库存取、维护和管理的软件系统,通常叫做数据库管理系统(DBMS)

数据库系统的特点

  • 数据低冗余、共享性高
  • 数据独立性提高
  • 有统一的数据控制功能

数据库系统的体系结构

内部体系结构:数据库系统得内部体系结构是三级模式结构,分别为模式、外模式和内模式。
外部体系结构:外部体系结构主要有集中式结构、文件服务器结构和客户/服务器结构。

概念模型

  • 实体与实体集:实体是现实世界中可区别于其他对象的“事物”或物体;实体集是具有相同类型及共享相同性质(属性)的实体集合
  • 属性:实体通过一组属性来表示;属性是实体集中每个成员具有的描述性性质
  • 关键字和域:实体的某一属性或属性组合,其值能惟一标识出某一实体,称为关键字,也称码;每个属性都有一个可取值的集合,称为该属性的域,或者该属性的值集
  • 联系:两个实体之间的联系又可分为一对一联系(1:1)、一对多联系(1:n)和多对多的联系(m:n)

常用的数据模型

  • 层次模型:层次数据模型是数据库系统最早使用的一种模型,它的数据结构是一颗有向树。层次结构模型具有如下特征:有且仅有一个结点没有双亲,该结点是根结点。 其他结点有且仅有一个双亲
  • 网状模型:如果取消层次模型的两个限制,即两个或两个以上的结点都可以有多个双亲,则“有向树”就变成了“有向图”。“有向图”结构描述了网状模型。网状模型具有如下特征:可有一个以上的结点没有双亲。至少有一个结点可以有多于一个双亲
  • 关系模型:关系模型(Relational Model)是用二维表格结构来表示实体及实体之间联系的数据模型。关系模型的数据结构是一个“二维表框架”组成的集合,每个二维表又可称为关系,因此可以说,关系模型是“关系框架”组成的集合

关系模型中的基本术语

  • 关系:一个关系就是一张二维表
  • 元组:二维表中的每一条记录就是一个元组
  • 属性:二维表中的一列就是一个属性,又称为字段
  • 域:属性的取值范围
  • 分量:元组中的一个属性值
  • 关系模式:对关系的描述
  • 候选关键字:关系中的一个或几个属性的集合,该属性集惟一标识一个元组
  • 关系数据库:对应于一个关系模型的所有关系的集合称为关系数据库
  • 主关键字(主键):一个关系中有多个候选关键字,可以选择其中一个作为主关键字
  • 外部关键字(外键):如果一个属性组不是所在关系的关键字,但它是其他关系的关键字,则该属性组称为外部关键字。
  • 主属性:包含在任一候选关键字中的属性称为主属性

关系的性质

关系是一个二维表,但并不是所有的二维表都是关系。关系应具有以下性质:

  • 每一列中的分量是同一类型的数据
  • 不同的列要给予不同的属性名
  • 列的次序可以任意交换
  • 一个关系中的任意两个元组不能完全相同
  • 行的次序可以任意交换
  • 每一个分量必须是不可分的数据项

关系数据库中的表之间的关系

在关系数据库中,可以通过外部关键字实现表与表之间的联系,公共字段是一个表的主键和另一个表的外键。

关系模型的完整性约束

  • 实体完整性(Entity Integrity):若属性(指一个或一组属性)A是基本关系R的主属性,则A不能取空值。所谓空值就是“不知道”或“不存在”的值。(主键不能为空)
  • 参照完整性(Referential Integrity):若属性(或属性组)F是基本关系R的外键,它与基本关系S的主键Ks相对应(基本关系R和S不一定是不同的关系),则对于R中每个元组在F上的值必须为空或是等于S中某个元组的主键值
  • 用户定义的完整性(User-defined Integrity):用于定义的完整性就是针对某一具体关系数据库的约束条件

关系代数

传统的集合运算是二目运算,包括并、差、交、笛卡尔积4种运算。
专门的关系运算包括选择、投影、连接、除运算等。

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