第2章关系数据库设计理论PPT课件
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关系数据库设计理论PPT教学课件
2020/12/09
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2.1.2 关系模型 关系模型是用二维表格结构来表示实体及实体间
联系的模型。 关系模型由关系数据结构、关系操作集合和完整
性规则三部分组成。
关系模型的特点: (1) 关系必须规范化,指关系模型中的每一个关系 模式都必须满足一定的要求; (2) 模型概念单一; (3) 集合操作,操作对象和结果都是元组的集合, 即关系。
3. 集合的交运算 设有关系R、S(R、S具有相同的关系模式),二者的“交”运
算定义为: R∩S={ t|t ∈ R ∧ t ∈ S } 式中“∩”为交运算符,结果R∩S为一个新的与R、S同类的
关系,该关系是由属于R而且属于S的元组构成的集合,即两者所 有的相同的那些元组的集合。
2020/12/09
关系的描述称为关系模式(relation schema)。它可以形式化 地表示为:
R(U,D,Dom,F) 其中R为关系名,U为组成关系的属性名集合,D为属性组 U中属性所来自的域,Dom为属性向域的映像集合,F为属性 间数据依赖关系的集合。
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2.3 关系代数
关系数据操作就是关系的运算。关系的基本运算有两类:传 统的集合运算(并、交、差等)和专门的关系运算(选择、投影、联 接),关系数据库进行数据查询时有时需要几个基本运算的组合。
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2.2 关系数据结构及形式化表示
在关系模型中,无论是实体还是实体之间的联系都由单一 的结构类型关系来表示。
2.2.1 关系数据结构
(1) 笛卡儿积(Cartesian Product) 设有一组域D1,D2,…,Dn,这些域可以部分或者全部相同。 域D1,D2,…,Dn的笛卡儿积定义为如下集合: D1×D2 × … × Dn={(d1,d2, …,dn)|di∈Di,i=1,2, …,n} 其中每一个元素(d1,d2, …,dn)称为一个n元组(或简称元组),元素 中的每一个值称为一个分量。
第2章-关系数据库
教学进度
计算机科学与工程系
列:属性对应字段
学号 050101
关系对应二维表
姓名 张三秋
性别 男
出生年月 1986-6-9
籍贯 广东
050102
050103 050104
主键
王五
李玉 黄国度
男
女 男
1986-8-8
1985-9-12 1986-8-13
江苏
湖南 广东
行:元组对应记录
分量对应数据项
关系模型与关系数据库的对应关系
院长 张兴杰 杨波 张三 李四 王二 林木
电话 85283291 85285393 85285313 85285329 85285333 85285343
地址 17号楼 信息大楼 1号楼 2号楼 3号楼 4号楼
null
教学进度
计算机科学与工程系
② 参照完整性 是对外键的约束,关系中的外键必 须是另一个关系的主键(或候选键)有效值 或空值(Null)。
A. B. C. D. 层次模型 网状模型 关系模型 以上3个都是
一公司
计算机科学与工程系
二公司
省代理 三公司 四公司
教学进度
复习:选择题
A. B. C. D. 关系型 层次型 网状型 以上皆非
计算机科学与工程系
如图所示的数据模型属于( )。
总裁
副总裁
部门A
员工甲
员工乙
教学进度
复习:选择题
计算机科学与工程系
计算机科学与工程系
Access是一种( )。
A. B. C. D. 数据库管理系统软件 操作系统软件 文字处理软件 CAD软件
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复习:选择题
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列:属性对应字段
学号 050101
关系对应二维表
姓名 张三秋
性别 男
出生年月 1986-6-9
籍贯 广东
050102
050103 050104
主键
王五
李玉 黄国度
男
女 男
1986-8-8
1985-9-12 1986-8-13
江苏
湖南 广东
行:元组对应记录
分量对应数据项
关系模型与关系数据库的对应关系
院长 张兴杰 杨波 张三 李四 王二 林木
电话 85283291 85285393 85285313 85285329 85285333 85285343
地址 17号楼 信息大楼 1号楼 2号楼 3号楼 4号楼
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② 参照完整性 是对外键的约束,关系中的外键必 须是另一个关系的主键(或候选键)有效值 或空值(Null)。
A. B. C. D. 层次模型 网状模型 关系模型 以上3个都是
一公司
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二公司
省代理 三公司 四公司
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复习:选择题
A. B. C. D. 关系型 层次型 网状型 以上皆非
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如图所示的数据模型属于( )。
总裁
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计算机科学与工程系
数据库系统设计PPT课件
4)询问:对某些调查中的问题,可以找专人询问。 5)请用户填写设计调查表:数据库设计人员可以提前设计一个合理的、详
细的业务活动及数据要求调查表,并将此表发给相关的用户。用户根据表中 的要求,经过认真思考、充分准备后填写表中的内容。如果调查表设计得合 理,则这种方法很有效,用户也易于接受。 6)查阅数据记录:调查中还需要查阅与原系统有关的数据记录,包括账本、 档案或文献等。
数据库设计过程中:
需求分析阶段,设计者的中心工作是弄清并综合各个用 户的应用需求;
概念设计阶段,设计者要将应用需求转换为与计算机硬 件无关的、与各个数据库管理系统产品无关的概念模型 (即E-R图);
逻辑设计阶段,要完成数据库的逻辑模式和外模式的设 计工作,即系统设计者要先将E-R图转换成具体的数据库 产品支持的数据模型,形成数据库逻辑模式,然后根据 用户处理的要求、安全性的考虑建立必要的数据视图, 形成数据的外模式;
3.数据库的物理模式设计
数据库的物理模式设计要求:根据库结构的动态 特性(即数据库应用处理要求),在定的DBMS 环境下,把数据库的逻辑结构模型加以物理实现, 从而得出数据库的存储模式存取方法。
-
7
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第2章 数据库系统设计
2.1.2 数据库系统设计应注意的问题
1.进行数据库系统设计时应考虑计算机硬件、 软件的实际情况
模块设计、 IPO表 程序编码、编译连接、测试
运行维护
性能监测、转储/恢复、数据库重 新旧系统转换、运行、维护(修正性、适
组和重构
应性、改善性维护)
-
12
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第2章 数据库系统设计
2.1.4 数据库系统设计的基本步骤
-
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细的业务活动及数据要求调查表,并将此表发给相关的用户。用户根据表中 的要求,经过认真思考、充分准备后填写表中的内容。如果调查表设计得合 理,则这种方法很有效,用户也易于接受。 6)查阅数据记录:调查中还需要查阅与原系统有关的数据记录,包括账本、 档案或文献等。
数据库设计过程中:
需求分析阶段,设计者的中心工作是弄清并综合各个用 户的应用需求;
概念设计阶段,设计者要将应用需求转换为与计算机硬 件无关的、与各个数据库管理系统产品无关的概念模型 (即E-R图);
逻辑设计阶段,要完成数据库的逻辑模式和外模式的设 计工作,即系统设计者要先将E-R图转换成具体的数据库 产品支持的数据模型,形成数据库逻辑模式,然后根据 用户处理的要求、安全性的考虑建立必要的数据视图, 形成数据的外模式;
3.数据库的物理模式设计
数据库的物理模式设计要求:根据库结构的动态 特性(即数据库应用处理要求),在定的DBMS 环境下,把数据库的逻辑结构模型加以物理实现, 从而得出数据库的存储模式存取方法。
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第2章 数据库系统设计
2.1.2 数据库系统设计应注意的问题
1.进行数据库系统设计时应考虑计算机硬件、 软件的实际情况
模块设计、 IPO表 程序编码、编译连接、测试
运行维护
性能监测、转储/恢复、数据库重 新旧系统转换、运行、维护(修正性、适
组和重构
应性、改善性维护)
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第2章 数据库系统设计
2.1.4 数据库系统设计的基本步骤
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数据库 第二章 关系数据库
(1)关系模式的定义:
关系的描述称为关系模式,在上图中二维表的表头那行
称为关系模式,又称表的框架。
(2)形式化定义 :
R(U,D,Dom,F)
其中:R表示关系名;
U表示组成该关系的属性集合;
D表示U中属性所来自的域;
Dom表示属性向域的映像的集合
F表示属性间数据的依赖关系集合
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第一节 关系数据结构及形式化定义
一、和”关系”相关的概念定义 二、“关系”相关的概念 三、关系数据库中关系的类型 四、数据库中基本关系的性质
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一、和”关系”相关的概念定义
1、域:P47 2、笛卡儿积:P48 3、关系:P48
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域的定义
专业号 001 002
专业名 计算机应用 信息管理
二、DBMS在维护完整性方面具备的功能
1、提供定义完整性约束条件的机制 2、提供完整性检查的方法 3、违约处理
1、实体完整性
(1)定义:Primary key ->主键 (2)检查:
①对基本表插入一条记录 ②对基本表的主码进行更新 (3)违约处理 ① 若主码不唯一则拒绝插入或修改 ②若主码的各个属性有一个为空则拒绝插入或修改
3、参照完整性(Referential Integrity)
(1)外码 (2)参照完整性规则
外码(Foreign Key)
• 外码的定义:设F是基本关系R的一个或一组属性,但 不是R的码,如果F与基本关系S的主码相对应,则 称F为基本关系R的外码。并称R为参照关系,S为被 参照关系。
• 外码举例: 学生(学号,姓名,性别,专业号,年龄) 专业(专业号,专业名)
关系的描述称为关系模式,在上图中二维表的表头那行
称为关系模式,又称表的框架。
(2)形式化定义 :
R(U,D,Dom,F)
其中:R表示关系名;
U表示组成该关系的属性集合;
D表示U中属性所来自的域;
Dom表示属性向域的映像的集合
F表示属性间数据的依赖关系集合
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第一节 关系数据结构及形式化定义
一、和”关系”相关的概念定义 二、“关系”相关的概念 三、关系数据库中关系的类型 四、数据库中基本关系的性质
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一、和”关系”相关的概念定义
1、域:P47 2、笛卡儿积:P48 3、关系:P48
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域的定义
专业号 001 002
专业名 计算机应用 信息管理
二、DBMS在维护完整性方面具备的功能
1、提供定义完整性约束条件的机制 2、提供完整性检查的方法 3、违约处理
1、实体完整性
(1)定义:Primary key ->主键 (2)检查:
①对基本表插入一条记录 ②对基本表的主码进行更新 (3)违约处理 ① 若主码不唯一则拒绝插入或修改 ②若主码的各个属性有一个为空则拒绝插入或修改
3、参照完整性(Referential Integrity)
(1)外码 (2)参照完整性规则
外码(Foreign Key)
• 外码的定义:设F是基本关系R的一个或一组属性,但 不是R的码,如果F与基本关系S的主码相对应,则 称F为基本关系R的外码。并称R为参照关系,S为被 参照关系。
• 外码举例: 学生(学号,姓名,性别,专业号,年龄) 专业(专业号,专业名)
第2章 关系数据库
函数依赖
数据依赖是关系中各属性间互相依存,互相制约的 各种不同形式。它是数据内在的性质。 假如有一个描述学生的关系模式 : R(S#,SN,SD ),其中, S#(学号); SN(学生 姓名); SD(学生所属系名)。 学号S#确定后,学生姓名SN,所在系 SD就确定了。 这时我们说: S#函数决定SN,SD 。 或说SN,SD 函数依赖于S#。 记为S# → SN, S# → SD。
2.1 关系模型的概述
关系数据库系统是支持关系模型的数 据库系统。 关系模型由关系数据结构、关系操作集 合和关系的完整性约束三部分组成。 1. 关系数据结构 单一的数据结构----关系
现实世界的实体以及实体间的各种联系 均用关系来表示
数据的逻辑结构----二维表
从用户角度,关系模型中数据的逻辑结构 是一张二维表。
范式(Normal Form)
4. BC范式(BCNF) 通常认为是对3NF的修正,有时也称为第三范式。 定义: 关系R ∈1NF,若X→Y且YX时,X必含有码,则R ∈BCNF。 换句话说,在关系模式R中,若每一个决定因素包含码,则R ∈BCNF。 由BCNF的定义可得以下几个结论: (1)所有的非主属性对每一个码都是完全函数依赖。 (2)所有的主属性对每一个不包含它的码也是完全函数依赖。 (3)不存在任何属性能够完全函数依赖于不是码的任何一组属性。 例:关系模式C(C#,CNAME,PC#) 其中,C#(课程编号) CNAME(课程名称) PC#(先行课编号)
范式(Normal Form)
学生信息也删了)、冗余(例学生选了K门课,系地址就存储了k次)。 用投影方法,将R分解成两个关系模式: RSD(S#,SD,SDADDR) RSC(S#,C#,CG) 这样课与系地址无关了。 这样以来:(S#,C#) f CG S# f SD S# f SDADDR 所以:RSC ∈2NF;RSD ∈2NF
第2章 关系代数与关系数据库理论
22
01 传统的集合运算(举例)
R和S ➢ 具有相同的目n(即两个关系都有n个属性) ➢ 相应的属性取自同一个域
23
01 传统的集合运算(举例)
24
关系代数及其运算
关系的数学定义 关系代数概述 传统的集合运算 专门的关系运算
01
PART ONE
01 专门的关系运算
专门的关系运算包括选择、投影、连接、除等。 为了叙述上的方便,先引入几个记号: (1)设关系模式为R(A1,A2,…,An),它的一个关系设为R, t∈R 表示t是R的一个元组,t[Ai]表示元组t中相应于属性Ai 上的一个分量。 (2)若A={Ai1,Ai2,…,Aik},其中Ai1,Ai2,…,Aik是A1, A2,…,An中的一部分,则A称为字段名或域列。 t[A]=(t[Ai1],t[Ai2],…,t[Aik])表示元组 t 在字段名 A 上诸 分量的集合。 Aഥ 表示{A1,A2,…,An)中去掉{Ai1,Ai2,…, Aik}后剩余的属性组。
10
01 关系的数学定义
➢ 基数(Cardinal number) • 若Di(i=1,2,…,n)为有限集,其基数为 mi(i=1,2,…,n} • 则D1×D2×…×Dn的基数M为:
➢ 笛卡尔积的表示方法 • 笛卡尔积可表示为一个二维表。 • 表中的每行对应一个元组,表中的每列对应一 个域。
11
例1:查询学生的学号和姓名。 ➢πSno,Sname(Student)或π1,2(Student) ➢ 查询结果:
37
01 专门的关系运算
连接(Join) ➢ 连接也称为θ连接 ➢ 连接运算的含义: • 从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条 件的元组 • A和B:分别为R和S上度数相等且可比的属性组 • θ:比较运算符 ➢ 从R和S的笛卡尔积R×S中选取R关系在A属性组上的值 与S关系在B属性组上的值满足比较关系θ的元组。
01 传统的集合运算(举例)
R和S ➢ 具有相同的目n(即两个关系都有n个属性) ➢ 相应的属性取自同一个域
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01 传统的集合运算(举例)
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关系代数及其运算
关系的数学定义 关系代数概述 传统的集合运算 专门的关系运算
01
PART ONE
01 专门的关系运算
专门的关系运算包括选择、投影、连接、除等。 为了叙述上的方便,先引入几个记号: (1)设关系模式为R(A1,A2,…,An),它的一个关系设为R, t∈R 表示t是R的一个元组,t[Ai]表示元组t中相应于属性Ai 上的一个分量。 (2)若A={Ai1,Ai2,…,Aik},其中Ai1,Ai2,…,Aik是A1, A2,…,An中的一部分,则A称为字段名或域列。 t[A]=(t[Ai1],t[Ai2],…,t[Aik])表示元组 t 在字段名 A 上诸 分量的集合。 Aഥ 表示{A1,A2,…,An)中去掉{Ai1,Ai2,…, Aik}后剩余的属性组。
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01 关系的数学定义
➢ 基数(Cardinal number) • 若Di(i=1,2,…,n)为有限集,其基数为 mi(i=1,2,…,n} • 则D1×D2×…×Dn的基数M为:
➢ 笛卡尔积的表示方法 • 笛卡尔积可表示为一个二维表。 • 表中的每行对应一个元组,表中的每列对应一 个域。
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例1:查询学生的学号和姓名。 ➢πSno,Sname(Student)或π1,2(Student) ➢ 查询结果:
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01 专门的关系运算
连接(Join) ➢ 连接也称为θ连接 ➢ 连接运算的含义: • 从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条 件的元组 • A和B:分别为R和S上度数相等且可比的属性组 • θ:比较运算符 ➢ 从R和S的笛卡尔积R×S中选取R关系在A属性组上的值 与S关系在B属性组上的值满足比较关系θ的元组。
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R ABC 123 456 789
S ABC 123 258 704
T ABC 456 789
3、交运算(Intersection) 设有关系R和S,它们具有相同的关系模式,
并且对应属性的作用域相同,R与S的交运算结 果生成一个新的关系,由既属于R同时也属于S 的元组组成。记作:
R∩S={t|t∈R∧t∈S}
▲关系操作集合 ➢选择、投影、连接 ➢并、差、交、除 ➢插入、删除、更新、查询
▲关系的完整性约束 ➢关系模型的数据完整性是指数据库中数据的
正确性、相容性和一致性。 ➢数据的完整性由完整性规则来维护,关系模
型的完整性规则是对关系的某种约束,也称为完 整性约束。
➢完整性性约束是为了保证数据库中数据的完 整性对关系模型提出的某种约束条件和规则。
▲关键字(码、键)
能唯一识别一个元组的属性或属性的组合称为 该关系的关键字(在数据表中即为字段或字段的 组合)。
关键字可分为:
➢候选关键字(候选码)
如果一个关系关系中的一个关键字移去了其中 任何一个属性,它就不再是这个关系的关键字, 则称这样的关键字为该关系的候选关键字。
➢主关键字(主码)
一个关系中往往有多个候选关键字,若选定其 中一个用来唯一标识该关系的元组,则称这个被 指定的关键字为该关系的主关键字。
Select gh , xm , zc From js (2)从kc表中查询kcdm和kcmc信息。
Select kcdm , kcmc From kc
3、笛卡尔积运算(Cartrdisn Product)
若需对两个结构不同的关系模式进行合并操作,
则可以用笛卡尔积表示。设关系R有n个属性、p行
R ABC 123 456 789
S ABC 123 258 704
T ABC 123
二、专门的关系运算 1、选择运算(Selection)
选择是从关系R中找出满足给定条件的元组, 即从行的角度进行操作,对关系进行水平分解。 如果给定的条件以逻辑表达式,则选择运算的结 果就是从R中挑选出使逻辑表达式为真的元组。 【例】 (1)记录的筛选操作(包括:窗体筛选、选定 内容筛选、内容排除筛选、高级筛选等) (2)从js表中查询zc为"01"的教师信息。
第二章 关系数据库设计理论
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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第一节 关系模型
➢在关系模型中无论是实体还是实体间的联系均 由单一的数据结构——关系来表示。
➢一个关系的逻辑结构就是一张二维表。
➢这种用二维表的形式表示实体和实体间联系的 数据模型称为关系模型。
关系的基本运算可分为两类: ➢传统的集合运算
如:并、差、交等。 ➢专门用于关系操作的运算
如:选择、投影、联接等。
一、传统的集合运算
1、并运算(Union)
设有关系R和S,它们具有相同的关系模式, 并且对应属性的作用域相同,它们的并运算结果 生成一个新的关系,由关系R与关系S中所有的 元组组成。记作:R ∪ S = { t | t ∈ R ∨ t ∈ S }
➢外部关键字(外码)
如果关系中的某个属性或属性组合虽然不是这 个关系的主关键字,或者只是主关键字的一部分, 但却是另一个关系的主关键字时,则称该属性或 属性组为这个关系的外部关键字。
通过外部关键字来创建两张表之间的关系。
第二节 关系代数
关系代数是一种过程化的查询语言。它包含了 一个运算的集合,这些运算是以一个或多个关系 为操作对象,产生新的关系作为结果。
▲元组
二维表中水平方向的行称为元组,一行就是一 个元组。
元组对应了数据表中的一条记录,元组的各分 量分别对应关系的各个属性。
关系模型要求每个元组的每个分量都是不可再 分的数据项。
▲域
属性所取值的变化范围称为属性的值域,即不同 元组中对同一个属性的取值所限定的范围。
域约束规则限定了属性的取值必须是来自域中的 原子值,即取值必须为不可再分的数据,集合、数 组不能作为属性的值。
R ABC 123 456 789
S ABC 123 258 704
T ABC 123 456 789 258 704
2、差运算(Difference) 设有关系R和S,它们具有相同的关系模式,
并且对应属性的作用域相同,R与S的差运算结 果生成一个新的关系,由属于R但不属于S的元 组组成。记作:
R-S={t|t∈R∧t∈S}
Select * From js Where zc = "01" (3)从xs表中查询bjbh为"2001"的学生信息。
Select * From xs Where bjbh = "2001"
2、投影运算(Projection) பைடு நூலகம்从关系R中选择若干属性列组成一个新的关
系,即从列的角度进行操作,对关系进行垂直分 解。经过投影后可以得到一个新的关系,该关系 中的所包含的属性个数一般比原关系少,或者属 性的排列顺序不同。 【例】 (1)从js表中查询教师的gh、xm、zc信息。
▲关系模式
对关系的描述称为关系模式。它表示为:
关系名( 属性名1 , 属性名2 , …… , 属性名n )
在数据表中,关系模式表示为表的结构:
表名( 字段名1 , 字段名2 , …… , 字段名n )
在关系数据库中,关系模式是型,关系是值,关 系模式是静态的,关系是关系模式在某一时刻的状 态或内容,关系是动态的。
➢完整性性约束包括: ☆实体完整性约束 ☆参照完整性约束 ☆用户自定义完整性约束
二、关系模型中的基本术语 ▲关系
在关系模型中,一个关系就是一张二维表,每 一个关系都有一个关系名。 ▲属性
二维表中垂直方向上的列称为属性,每一个列 有一个属性名,列的值称为属性值。
属性对应了数据表中的字段,属性名即为字段 名。
➢关系模型用二维表表示实体集,通过外部关键 字表示实体间的联系。
➢在关系F中,客观事物间的关联和限制表现为 一系列的约束条件,包括:域约束、键约束、完 整性约束和数据依赖。
一、关系模型的组成 关系模型由三大要素组成:
▲数据结构 ➢数据库中所有数据及其相互之间的联系都被
组织成关系的形式 ➢把数据库表示为关系的集合 ➢关系的逻辑结构就是一张二维表