数据库关系模型及完整性
第3章 关系数据库
3）用户定义的完整性 ） 由用户自己根据情况， 由用户自己根据情况，对数据库中数据所做的规定称 为用户定义的完整性规则，也称为域完整性规则。 为用户定义的完整性规则，也称为域完整性规则。通 过这些规则来限制数据库中只能接受符合用户定义完 整性约束条件的数据值， 整性约束条件的数据值，从而保证了数据的正确性和 有效性。 有效性。
关系模型的主要特点有： 关系模型的主要特点有： （1）关系中每一分量不可再分，是最基本的数据单位，即不 ）关系中每一分量不可再分，是最基本的数据单位， 允许有表中表。 允许有表中表。 （2）每一竖列的分量是同属性的，列数根据需要而定，且各 ）每一竖列的分量是同属性的，列数根据需要而定， 列的顺序是任意的。 列的顺序是任意的。 （3）每一横行由一个个体事物的诸多属性构成，且各行的顺 ）每一横行由一个个体事物的诸多属性构成， 序是任意的。 序是任意的。 （4）一个关系是一张二维表，不允许有相同的属性名，也不 ）一个关系是一张二维表，不允许有相同的属性名， 允许有相同的元组。 允许有相同的元组。
（6）关系模式：对关系的描述，一般表示为：关系名 （属性1，属性2，…，属性n） （7）关键字或码（Key）：表中用来唯一确定（标识） 一个元组的某个属性或属性组合。 关键字必须唯一，但它的唯一性不是只对关系的当前元 组构成来确定的。(，)还要考Байду номын сангаас元组构成的将来可能性。 一个关系中，关键字的值不能为空，即关键字的值为空 的元组在关系中是不允许存在的。
3.2.1 传统的集合运算
传统的集合运算，包括并、 传统的集合运算，包括并、差、交、广义笛卡尔积 四种运算。 四种运算。 1、并（Union） 、 ） 关系R与关系 的并记作 关系 与关系S的并记作： 与关系 的并记作： R∪S = { t | t∈R ∨ t∈S } ∪ ∈ ∈ 其结果仍为关系，由属于 或属于 的元组组成。 或属于S的元组组成 其结果仍为关系，由属于R或属于 的元组组成。 2、交（ Intersection） 、 ） 关系R与关系 的交记作 关系 与关系S的交记作： 与关系 的交记作： R∩S = { t | t∈R ∧t∈S } ∈ ∈ 其结果关系仍为关系，由既属于 又属于 的元组组成。 又属于S的元组组成 其结果关系仍为关系，由既属于R又属于 的元组组成。
第2章 数据库-关系模型1
• 在关系数据模型中一般将数据完整性分为三类
– 实体完整性
– 参照完整性 – 用户定义完整性
需要说明两点
• 关系是元组的集合，集合（关系）中的元素（元组） 是无序的；而元组不是分量di的集合，元组中的分量
是有序的。
例如，在关系中(a,b)≠(b,a)，但在集合中{a,b}={b,a}。
• 若一个关系的元组个数是无限的，则该关系称为无限
实体完整性规则
• 实体完整性是要保证关系中的每个元组都是可识别和唯一的。 • 实体完整性规则要求关系中元组的主键值不可以为空值。
• 实体完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，也称作是
关系的不变性。 • 关系数据库管理系统用主键实现实体完整性，这是由关系系统 自动支持的。
对实体完整性规则的几点说明
关系数据语言
• 关系代数语言：如ISBL
• 关系演算语言：
– 元组关系演算语言（如Aplha,Quel)
– 域关系演算语言（如QBE)
• 具有关系代数和关系演算双重特点的语言：如SQL
返回
关系完整性约束
• 在数据库中数据完整性是指保证数据正确的特性。
它包括两方面的内容：
– 与现实世界中应用需求的数据的相容性和正确性； – 数据库内数据之间的相容性和正确性。
部门表(R1)
部门编号 01 02 03 04 部门名称 经理办公室 人事部 公关部 技术部 …
02 03
外部关系键
主关系键
注意事项：
• 外部关键字和相应的主关键字可以不同名，只要 定义在相同值域即可。 • 两个关系（R和S）也可以是同一个关系模式，表 示了属性之间的联系。 • 外部关键字的值是否为空，应视具体问题而定。
第2章 关系数据库数学模型
关系——二维表（行列），实体及其联系 都用关系表示。在用户看来关系数据的逻辑模 型就是一张二维表。
关系数据模型概述（续I）
关系操作 查询： 1）选择Select； 4）除Divide； Intersection； 编辑： 1）增加Insert； Update；
2）投影Project； 3）连接Join； 5）并Union； 6）交 7）差Difference；
三元关系的转换 一般要引入分离关系 如公司、产品和国家之间的m:n:p的三元关系及销 售联系。
关系代数
关系代数概述 关系代数的运算符 集合运算符
并U 交∩ 差 专门的关系运算符
笛卡尔积 × 选择σ 投影π 连接 除 算术比较符
> ≥ < ≤ = ≠ 逻辑运算符
EER模型到关系模式的转换（续IV）
为此，本例中引入一个分离关系On_Load(借 出的书)，可以避免空值的出现。 这样，存在以下三个关系模式： Borrower(B#,Name,Address,……) Book(ISBN,Title,……) On_Load(ISBN,B#,Date1,Date2) 只有借出的书才会出现在关系On_Load中， 避免空值 的出现，并把属性Date1和Date2加到 关系On_Load中。
D1 x D2 x…x Dn={(d1,d2,…,dn) | di∈Di, i=1,2,…,n} (d1,d2,…,dn) --------n元组(n-tuple) di--------元组的每一分量（Component) Di为有限集时，其基数为mi，则卡积的基 数为M=m1*m2*…*mn
关系数据库
关系模型【数据库概论】
关系模型【数据库概论】(⼀) 关系模型知识引⼊开局⼀张图，知识全靠爆~DBMS 采⽤某种数据模型进⾏建模，提供了在计算机中表⽰数据的⽅式，其包括，数据结构、数据操作、数据完整性三部分。
在关系模型中，通过关系表⽰实体与实体之间的联系，然后基于关系数据集合进⾏数据的查询、更新以及控制等操作同时对数据的更新操作进⾏实体完整性、参照完整性、⽤户⾃定义完整性约束。
⽽在前期，通过关系代数和逻辑⽅式（关系演算）表⽰对关系操作的能⼒，⽽后出现了 SQL 语⾔，其吸纳了关系代数的概念，和关系演算的逻辑思想虽然进⾏了⼀定的解释，但是光看图上的这些名词，还是很懵，没关系，下⾯我们就按照图⽚上的标号，针对关系数据模型进⾏讲解多说⼀句：关系模型⾮常重要，是现在主流的⼀种数据模型，同样 SQL 也⾮常流⾏，现在⼤部分数据库都是⽀持 SQL 的，这也正是我们要针对此部分重点学⼀下的原因(⼆) 关系的数据结构(1) 关系的相关概念A：关系的数学描述关系概念是对事物间数据依赖的⼀种描述，同时集合论提供了关系概念：集合论中的关系本⾝也是⼀个集合，以具有某种联系的对象组合——“序组”为其成员。
关系不是通过描述其内涵来刻画事物间联系的，⽽是通过列举其外延（具有这种联系的对象组合全体）来描述这种联系B：笛卡尔积关系的概念是建⽴在笛卡尔积概念的基础上的，笛卡尔积是定义在给定⼀组域上的有序对的集合，⽽域则是⼀组具有相同数据类型的值的集合，例如⾃然数整数实数，长度⼩于若⼲字节的字符串集合等都可以是域给定⼀组域D1，D2，…，Dn，这n个域的笛卡尔积为：D1×D2×…×Dn＝｛（d1，d2，…，dn）｜ di∈Di，i＝1，2，…，n ｝每⼀个元素（d1，d2，…，dn）叫作⼀个n元组（n-tuple），或简称为元组（Tuple）元素中的每⼀个di值叫作⼀个分量（Component）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：nM= ∏ mii=1定义可能有⼀些抽象，引⼊⼀个例⼦看⼀下，会直观⼀些【例】设：D1为学⽣集合= {张⼭，李斯，王武}；D2为性别集合= {男，⼥}；D3为年龄集合= {19，20}⽤⼆维表的形式表⽰D1×D2×D3，则为下表格，则有12个元组姓名性别年龄张⼭男19张⼭⼥19张⼭男20张⼭⼥20李斯男19李斯⼥19李斯男20李斯⼥20王武男19王武⼥19王武男20王武⼥20姓名性别年龄C：关系的定义根据上⾯的铺垫可以得出：满⾜⼀定语义的D1×D2×…×Dn的⼦集叫作在域D1、D2、…、Dn上的关系定义：R（D1, D2, …, Dn）R：关系的名字n：关系的⽬或度（Degree）(2) 关系模型的相关概念关系的描述称为关系模式：R（U, D, Dom, F）R：关系名U：组成该关系的属性集合D：属性组U中属性所来⾃的域Dom：属性向域的映像的集合F：属性间数据的依赖关系集合A：属性（U）若关系对应⼀个实体，关系的属性就是所要描述的实体对象的属性，即实体所对应的事物对象的特征，例如姓名，性别，年龄在同⼀关系中，属性名不能相同，但不同的属性可以有相同的域。
Ch02-01-关系模型、关系数据结构、关系完整性new
• 空值，表示尚未分配专业；
• 非空值，必须是专业关系中某个元组的专业号值。
2. 3 关系的完整性
(2) 参照完整性： 例2.9：学生(学号，姓名，性别，专业号，年龄) 课程(课程号，课程名) 选修(学号，课程号，成绩) 学号
学生关系
选修关系
课程号
课程关系
根据参照完整性，选修关系中的学号和课程号属性的可能取值：
在一个给定的应用领域中，所有实体及实体之间联系的关系的集合构成一个 关系数据库，关系数据库模式包括： （1）若干域的定义； （2）在这些域上定义的若干关系模式。
2.2 关系操作
关系模型由关系数据结构、关系操作集合、关系完整性约束三部分组成。
2.2.1 基本的关系操作
选择、投影、并、差、笛卡尔积
查询操作
Supervisor 张清枚 刘逸
Speciality 计算机 机械
Postgraduate 李勇 王敏 刘琛
2.1.2 关系模式
关系模式是型，关系是值。关系模式应刻画如下方面： (1) 关系是元组的集合，因此关系模式必须指明这些元组集合的结构。即它由 哪些属性构成，这些属性来自哪些域，以及属性与域之间的映像关系。 (2) 一个关系通常是由赋予它的元组语义来确定的，凡使该语义为真的笛卡尔 积中的元素全体就构成了该关系模式的关系。 现实世界的许多已有事实限定了关系模式所有可能的关系必须满足一定的完 整性约束条件，关系模式应当刻画出这些完整性约束条件。
其中每一个元素(d1, d2, …, dn)叫做一个n元组(n-tuple)或简称元组(tuple)。元素 中的每一个值di，叫做一个分量(Component)。
若Di为有限集，其基数为mi，则D1×D2×…×Dn的基数为： n M = ∏mi i=1
02 关系数据库的基本理论
2.2.4 关系系统
2．关系系统的分类 按照E.F.Codd的思想，可以把关系系统分 类如下： （1）最小关系系统 （2）关系上完备的系统 （3）全关系系统
2.2.4 关系系统
3．全关系系统的12条基本准则 【准则2-0】一个关系型的DBMS必须能完全通过 它的关系能力来管理数据库。 【准则2-1】信息准则。 【准则2-2】保证访问准则。 【准则2-3】空值的系统化处理。 【准则2-4】基于关系模型的动态的联机数据字典。 【准则2-5】统一的数据子语言准则。
第2章 关系数据库的基本理论
关系数据库系统具有独特的风格，概括起 来有以下五个特点。
（1）简单明了的数据模型。 （2）具有严谨的理论基础。 （3）实体表示方法和实体之间联系的表示 方法一致。 （4）处理多对多的联系方便。 （5）使用的关系数据语言功能强大。
2.1 关系模型概述
关系模型是关系数据库的基础。关系模型由数据 结构、关系操作集合和完整性约束三部分组成。 2.1.1 关系数据结构
其中，姓名、职称、X称为域名，姓名域和职称域各有4个值， X域有2个值，一般称它们的基数分别为4、4、2。
2.2.1 数学定义
【 定 义 2-2】 给 定 一 组 域 D1,D2,…,Dn ， 则 D1×D2×…×Dn ＝ ｛ (d1,d2,…,dn) ｜ d1∈Di ， i ＝ 1,2,…,n ｝ 称 为 D1,D2,…,Dn 的 笛卡尔积。其中每个(d1,d2,…,dn)叫做一个n元组，元组中的 每个di是Di域中的一个值，称为一个分量。
表达（或描述）关系操作的关系数据语言 可以分为三类，具体分类情况如下：
2.1.2 关系操作
（1）关系代数 关系代数是用对关系的运算来表达查询要
求的方式。 （2）关系演算
关系模型_数据库
数据库系统概念----关系模型
14
关系基本概念-关系的性质
–每一分量必须是不可再分的数据。满足这一条件 的关系称作满足第一范式（1NF）的
非规范化关系
SUPERVISOR 张清玫 刘逸 SPECIALITY 信息专业 信息专业 POSTGRADUATE PG1 PG2 李勇 王敏 刘晨
数据库系统概念----关系模型
本课程中提到的关系是被限定的‚关系‛。
数据库系统概念----关系模型
11
关系基本概念-关系的性质
关系的性质 – 列是同质的
即每一列中的分量来自同一域，是同一类型的数据。 如TEACH(T,
S, C)={(t1 , s1 , c1), (t1 , t2 , c1)}是错误的
– 不同的列可来自同一域，每列必须有不同的属性名。
– SystemＲ：由IBM研制 – INGRES：由加州Berkeley分校研制
目前主流的商业数据库系统
– Oracle，SQL Server，DB2，Sybase （ SAP 2010 年 58 亿美元收购）， MySql，国产数据库（金仓，…） – Access，Foxpro，Foxbase
数据库系统概念----关系模型
19
关系模型
关系数据库
– 其型是关系模式的集合，即数据库描述，称作 数据库的内涵(Intension) – 其值是某一时刻关系的集合，称作数据库的外 延(Extension)
数据库系统概念----关系模型
20
关系模型
数据结构
– 单一的数据结构——关系 – 实体集、联系都表示成关系 系 D(dno , dname , dean)
关系是某一时刻的值，是随时间不断变化的
数据库关系模型
1.3 数据库系统结构
从数据库管理系统角度看，数据库系统通常采用三 级模式结构，是数据库系统内部的系统结构 从数据库最终用户角度看（数据库系统外部的体系 结构） ，数据库系统的结构分为:
单用户结构 主从式结构 分布式结构 客户／服务器 浏览器／应用服务器／数据库服务器多层结构等
An Introduction to Database Systems
例如 学生记录型： （学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯） 一个记录值： （900201，李明，男，计算机，22，江苏）
An Introduction to Database Systems
数据库系统模式的概念（ 数据库系统模式的概念（续）
模式（ 模式（Schema） ）
数据库逻辑结构和特征的描述 是型的描述 反映的是数据的结构及其联系 模式是相对稳定的
工资 职工号 86051 姓名 陈平 职称 基本 讲师 1305 津贴 1200 职务 50 房租 160 水电 112 2283 扣除 实发
M
M
M
M
M
M
M
M
M
图1.27 一个工资表(表中有表 实例 一个工资表 表中有表)实例 表中有表
An Introduction to Database Systems
一个数据库只有一个模式 模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层
与数据的物理存储细节和硬件环境无关 与具体的应用程序、 与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关
An Introduction to Database Systems
模式（续） 模式（
模式的定义
数据的逻辑结构（ 数据项的名字、 类型、 取值范围等） 数据的逻辑结构 （ 数据项的名字 、 类型 、 取值范围等 ） 数据之间的联系 数据有关的安全性、 数据有关的安全性、完整性要求
关系数据库的数据模型
关系数据库的数据模型是关系模型。
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三部分组成。
1. 关系数据结构：关系模型用二维表来组织数据，这个二维表在关系数据库中称为关系。
关系数据库就是表的集合。
2. 关系操作集合：传统的关系运算、专门的关系运算、有关的数据操作。
3. 关系完整性约束：数据的完整性是指保证数据正确性的特征，包括与现实世界中应用需求的数据的相容性和正确性，以及数据库内数据之间的相容性和正确性。
在关系模型中，将现实世界中的实体、实体与实体之间的联系都用关系来表示，它源于数学，有自己的严格的定义和一些固有的术语。
《数据库原理及应用》教学课件 第二章关系数据库基础
01
列是同质的，即每一列中的分量必须来自同一个域且必须是同 一类型的数据。
02
不同的属性可来自同一个域，但不同的属性有不同的名字。
03
列的顺序可以任意交换，但交换时应连同属性名一起交换，否则 将得到不同的关系。
13
2.1 关系模型
04 05 06
2.1.3 关系的性质
元组的顺序可任意交换。在关系数据库中，可以按照各种排序 要求对元组的次序重新排列。
关系中不允许出现相同的元组。关系中的一个元组表示现实世界 中的一个实体或一个实体间的联系，如果元组重复则表示实体或 实体间的联系重复，这样不仅会造成数据库中数据的冗余，也可 能造成数据查询与统计的结果出现错误。
关系中的每一个分量必须是不可再分的数据项，即所有属性值都 是一个单独的值，而不是值的集合。
例如，在没有重名学生的情况下，学生关系中的属性“学号”与“姓名” 都是学生关系的候选码。如果选定属性“学号”作为数据操作的依据，则属 性“学号”为主码；如果选定属性“姓名”作为数据操作的依据，则属性 “姓名”为主码。
22
2.2 关系模型的完整性约束
2.2.1 关系的码
03 主属性与非主属性
包含在任一候选码中的属性称为主属性，不包含在任一候选码中的属性称为非主属性。 例如，在没有重名学生的情况下，学生关系的属性“学号”与“姓名”都是学生关系的候选码， 则它们都是学生关系的主属性。而属性“性别”与“系别”不包含在任一候选码中，则它们都是学 生关系的非主属性。 在最简单的情况下，关系的候选码只包含一个属性；在最极端的情况下，关系的候选码是所有 属性的组合，这时称为全码。 例如，设有关系演出（演奏者编号，乐器编号，演播室编号），其中的3个属性分别为演奏者 关系、乐器关系及演播室关系的主码，它们共同唯一标识了一个演出，则演出关系的主码为它们的 组合，即为全码。
数据库的安全性和完整性及其实现机制
数据库的安全性和完整性及其实现机制为了保证数据库数据的安全可靠性和正确有效，DBMS必须提供统一的数据保护功能。
数据保护也为数据控制，主要包括数据库的安全性、完整性、并发控制和恢复。
一、数据库的安全性数据库的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改或破坏。
计算机系统都有这个问题，在数据库系统中大量数据集中存放，为许多用户共享，使安全问题更为突出。
在一般的计算机系统中，安全措施是一级一级设置的。
在DB存储这一级可采用密码技术，当物理存储设备失窃后，它起到保密作用。
在数据库系统这一级中提供两种控制：用户标识和鉴定，数据存取控制。
在ORACLE多用户数据库系统中，安全机制作下列工作：防止非授权的数据库存取；防止非授权的对模式对象的存取；控制磁盘使用；控制系统资源使用；审计用户动作。
数据库安全可分为二类：系统安全性和数据安全性。
系统安全性是指在系统级控制数据库的存取和使用的机制，包含：有效的用户名/口令的组合；一个用户是否授权可连接数据库；用户对象可用的磁盘空间的数量；用户的资源限制；数据库审计是否是有效的；用户可执行哪些系统操作。
数据安全性是指在对象级控制数据库的存取和使用的机制，包含：哪些用户可存取一指定的模式对象及在对象上允许作哪些操作类型。
在ORACLE服务器上提供了一种任意存取控制，是一种基于特权限制信息存取的方法。
用户要存取一对象必须有相应的特权授给该用户。
已授权的用户可任意地可将它授权给其它用户，由于这个原因，这种安全性类型叫做任意型。
ORACLE利用下列机制管理数据库安全性：数据库用户和模式；特权；角色；存储设置和空间份额；资源限制；审计。
1．数据库的存取控制ORACLE保护信息的方法采用任意存取控制来控制全部用户对命名对象的存取。
用户对对象的存取受特权控制。
一种特权是存取一命名对象的许可，为一种规定格式。
ORACLE使用多种不同的机制管理数据库安全性，其中有两种机制：模式和用户。
数据库 第二章 关系数据库
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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退出
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）
数据库的数据模型与关系模型的解析与对比
数据库的数据模型与关系模型的解析与对比数据库是计算机系统中非常重要的组成部分，它用于存储、管理和操作数据，为各种应用程序提供数据支持。
在数据库的设计和实现中，数据模型是一个关键概念。
数据模型定义了数据的结构、约束和操作方式，而关系模型则是其中较为常用和广泛应用的一种数据模型。
本文将对数据库的数据模型和关系模型进行解析与比较。
一、数据模型数据模型是用于描述现实世界中数据的结构、行为和属性等方面信息的形式化工具。
它是一个抽象的概念，用于帮助我们理解和组织数据。
数据模型可以分为几种不同的类型，包括层次模型、网状模型、关系模型和对象模型等。
1. 层次模型层次模型是数据库中最早出现的数据模型之一。
它将数据组织成一种层次结构，其中每个节点可以有多个子节点，但只能有一个父节点。
层次模型适用于描述具有父子关系的数据，例如树形结构。
然而，层次模型存在访问和维护的复杂性，限制了其在实际应用中的广泛使用。
2. 网状模型网状模型是在层次模型的基础上进行改进和发展的，它克服了层次模型中只能有一个父节点的限制。
在网状模型中，一个节点可以有多个父节点和多个子节点，通过指针来建立关系。
网状模型提供了更灵活的数据组织方式，但其复杂的结构和指针的使用给数据操作和管理带来了困难。
3. 关系模型关系模型是现代数据库中最为常用和广泛应用的一种数据模型。
它使用表格（关系）来表示数据，每个表格包含多个行（记录）和列（字段），并通过主键和外键等约束来建立表格之间的关系。
关系模型具有结构简单、易于理解和使用的优点，同时也支持数据的增删改查操作，是目前应用最广泛的数据模型之一。
4. 对象模型对象模型是在关系模型的基础上进行扩展和改进的。
它将数据组织成对象的形式，允许存储和操作更复杂的数据结构，如对象、类和继承等。
对象模型适用于面向对象的程序设计和数据库需求较为复杂的场景，但其在性能和查询效率上可能存在一些问题。
二、关系模型关系模型是一种基于关系代数和集合论的数据模型，它以表格的形式来表示和操作数据。
数据库设计——完整性(quan)
约束3：检查约束
作用：通过一个或多个字段上的输入值 是否符合设定的检查条件来保证数据库 数据的完整性。 一个表中可以定义多个检查约束； 每个CREATE TABLE语句中每个字段只 能定义一个检查约束； 当执行INSERT语句或者UPDATE语句时， 检查约束将验证数据；
数据库完整性
为维护数据库的完整性，DBMS必须：
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
关系数据库的数据完整性
数据完整性就是指存储在数据库中的 数据的一致性和准确性。 在关系数据库中，主要有以下三种 类型： 行完整性 列完整性 参照完整性
• • •
关系数据库的数据完整性
create table customers ( CustomerID int identity(1,1) primary key, FirstName varchar(20) not null, LastName varchar(20) not null, Address varchar(100), City varchar(20), Tel varchar(20) UNIQUE, Company varchar(50), Birthday datetime, Type tinyint default 1 )
实现完整性的方法之一 —— 约束
使用CREATE TABLE语句(ALTER TABLE语 句)表示在创建(或修改)表的时候定义约束。 定义约束时，既可以把约束放在一个列上，也 可以把约束放在多个列上。如果把约束放在一 个列上，那么该约束称为列级约束；如果把约 束放在多个列上，那么把该约束称为表级约束。
Customers
字段号 1 2 3 4 5 6 7 8 字段名 客户ID 客户姓名 地址 城市 电话 公司 客户类型 出生日期 数据类型 整型 变长字符串 变长字符串 变长字符串 变长字符串 变长字符串 Tinyint 日期/时间 约束说明 标识列，主键 非空
什么是关系数据库关系数据库的特点是什么
什么是关系数据库关系数据库的特点是什么关系数据库是一种基于关系模型的数据库管理系统（DBMS），广泛应用于各个领域的数据存储和管理。
在关系数据库中，数据以表的形式组织，通过表之间的关系来表示数据之间的联系和依赖。
以下将介绍关系数据库的定义、特点和优势。
一、关系数据库的定义关系数据库是一种基于关系模型的数据库管理系统，由关系模型理论衍生而来。
关系模型是由埃德加·科德提出的，它使用一种称为关系的二维表结构来表示和操作数据。
在关系数据库中，数据被组织为由行和列组成的表格，每个表格称为一个关系，每一行表示一个记录，每一列表示一个属性。
二、关系数据库的特点1. 结构化数据：关系数据库中的数据具有结构化的特点，即数据以表格形式存在，每个表格包含有限数量的列和行，每一列都有指定的数据类型，表格之间通过主键和外键建立关系。
2. 独立性和灵活性：关系数据库实现了数据的逻辑独立性和物理独立性。
逻辑独立性指的是用户可以通过高层次的数据模型来对数据进行操作，而不需要了解底层的物理存储结构；物理独立性指的是数据的物理存储结构可以独立于逻辑结构进行修改。
3. 数据一致性：关系数据库通过约束和完整性规则来保证数据的一致性。
约束包括主键约束、唯一约束、外键约束和检查约束，它们限制了数据的取值范围和关系之间的相互依赖。
4. 数据操纵语言：关系数据库提供了结构化查询语言（SQL）用于对数据进行操作和查询。
SQL可以实现数据的增删改查等操作，使得用户可以方便地对数据库进行管理和维护。
5. 数据安全性：关系数据库具有较强的数据安全性，支持用户权限管理和数据加密等功能，可以对用户进行细粒度的权限控制，保护数据库的安全性和机密性。
三、关系数据库的优势1. 数据的结构化和规范化使得数据存储和检索更加高效。
关系数据库可以对数据进行组织和索引，提高了数据的存取速度和查询效率。
2. 数据的独立性和灵活性使得数据库的设计和维护更加简化。
通过关系模型，用户可以将重点放在逻辑结构的设计上，而不需要过多关注数据的物理存储细节。
关系数据结构关系定义关系性质关系模式关系的完整性实体
2019年9月6日12时13分
数据库原理
22
关系数据库语言
关系代数 用关系运算来表达查询，以ISBL为代表
关系演算
元组演算、域演算
元组演算
用谓词公式来表达查询元组演算(以行为变量)，以ALPHA为代表
域演算
域演算(以列为变量)，以QBE为代表
关系数据库 标准语言SQL
花色
A
基数 ： 13×4 = 52
A
..
..
笛卡尔积可表示为一个二维表。
K
表中的每行对应一个元组，表中的每列对应一个域。
2019年9月6日12时13分
数据库原理
8
3.关 系 (relation)
定义2.3
D1×D2×…×Dn的子集称为在域D1，D2,…,Dn上的关系， 表示为R(D1,D2,…,Dn) 。 其中：R为关系的名；n为关系的度或目(Degree)。
2019年9月6日12时13分
数据库原理
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2.2.2 关系模式
定义2.4 对关系的描述称为关系模式，记为 R(U，D，dom，F）；
其中：R为关系名，U为组成该关系的属性名集合，D为U中属性所来自的 域，dom为属性向域的映象集合，F为属性间数据的依赖关系集合。
关系模式通常简记为: R(U)
S(S#,SNAME,SA,SD)
逻辑运算符（非、与、或）
运算结果——关系
2019年9月6日12时13分
数据库原理
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2.4.1 传统的集合运算
并(Union)运算
设关系R和关系S具有相同的目n（即两个关系都有n个属性），
且相应的属性取自同一个域，则关系R与关系S的并由属于R或属
关系模型概述
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数据库应用——电子商务
关系模型概述
2022年9月12日
（三）
函数依赖
所谓函数依赖是指一个或一组属性的值可以决定其它属性的值。例如，一个 学生的学号可以决定一个学生的姓名；一个学生的学号和他所选课程的课程
为了消除部分函数依赖，将REPORT关系模式分解为REPORT1和COURSE这二个 关系模式：
REPORT1(S#, C#, MARKS)
函数依赖是(S#, C#) →MARKS
COURSE(C#, TITLE, LNAME, ROOM#)
函数依赖是C#→TITLE, C#→LNAME, LNAME→ROOM#。
2022年9月12日
一、第一范式（1NF）
第一范式规定关系的每一个分量必须是一个不可分的数 据项。
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2022年9月12日
例如：设有一关系模式R(S#，C#，G，TN，D)，其中 (S#)为学号，C#为课程号，G为成绩，TN为任课教师 姓名，D为教师所在系名，这些数据具有下列语义：
1）学号是一个学生的标识，课程号是一门课程的标识。 2） 一位学生所修的每门课程都有一个成绩。 3） 每门课程只有一位任课教师，但一位教师可以教多门课。 4） 教师中没有重名，每位教师只属于一个系。
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关系模型概述
2022年9月12日
下面是一个具体关系实例的数据，如表3- 3： 表3- 3 关系实例1
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第3章 关数据模型习题解答
第3章关系数据模型习题解答一. 简答题1．试述关系模型的完整性规则。
在引用（参照）完整性中，为什么外键码属性的值也可以为空？什么情况下才可以为空？关系模型的完整性规则包括：实体完整性、引用（参照）完整性和用户定义的完整性。
实体完整性和引用完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，应该由关系系统自动支持。
在引用（参照）完整性中，规定A关系的外键码或者取空值或者等于B关系中某个元组的主键码值。
至于在什么情况下可以取空值，这要具体问题具体分析才能解决。
2．关系模型与其他数据模型相比有哪些突出的优点?有哪些不足之处?（1）关系模型的优点：●关系模型对各种用户提供统一的单一的数据结构形式，即关系（二维表）；●数据库的操作都可归结为关系的运算，而关系是建立在集合代数基础上的；●具有高度的数据独立性，用户的应用程序完全不必关心物理存储细节；●数据库管理人员的工作得到了简化，易于对数据库重组和控制。
（2）关系模型的缺点：●相当多的关系数据库系统在多表查询时效率往往低于网状系统；●统一的表格形式结构无法有效地区分现实世界事物之间的各种不同类型的联系关系。
3. 叙述关系模型的实体完整性和参照完整性的含义，并各举一例说明之。
(l)实体完整性：在任何关系的任何一个元组中，主键码值的任一分量都不允许为空值。
例如，在邮政部门传递信件时，通信地址和姓名是作为主键码属性的，如果这两项中任一项为空值，即任一项为未知的值，那么信件将无法投寄到目的地，因为它不能标识出一个准确的实体。
(2)引用完整性：若某个属性或属性组不是A表的主键码，但它是另一张B表的主键码，则该属性或属性组称为 A表的外键码。
在关系模型中，外键码或者取空值或者等于B中某个元组的主键码值。
例如，在学生(学号，姓名，系号)和系(系号，系名，系主任)中，学生表的主键码为学号，系表的主键码为系号，因而系号是学生表的外键码。
根据参照完整性，学生表中的系号（外键码）的取值有两种可能：取空值，表明该学生尚未分配到任何系；若取非空值，则它必须是系表中某个元组中的系号值，因为该学生不能属于一个不存在的系。
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机器世界和信息世界的术语对应关系
信息世界
实体 属性 实体集 实体键
机器世界
记录 字段（或数据项） 文件 记录键
数据之间的联系
– 现实世界中事物是相互联系的。 – 这种联系必然要在信息世界中有所反映。 – 联系又包括实体内部的联系（学生的年龄和生日相关）和实体之间的 联系（学生和老师之间的联系）
– 文件
• 同一类记录的汇集称为文件。文件是描述实体集的，所以它又有可以定义为描述一个实体集的所 有记录集。例如所有的学生记录组成了一个学生文件。
– 记录键
• 能唯一标识文件中每个记录的字段或字段集，称为文件的键（或记录的键）。这个概念与实体集 的键概念相对应。例如学生的学号可以作为学生记录的键。
制作人：赵颖
实体的联系 实体内部的联系 实体与实体之间的联系 反映在数据上 同一记录内部各字段间的联系 记录之间的联系
制作人：赵颖
3、实体－联系模型（ER Entity-Relationship 模型）
信息模型
– 在进行数据库设计前首先要建立信息世界的数据模型, 对用户所关心的 问题进行模拟，叫做信息模型，用来在数据库中反映客观事实 – 信息模型有很多种，其中最为流行的一种是实体联系模型
实体联系模型
– – – – 由美籍华人陈平山于1976 年提出 三要素（三个基本语义） ：实体 、属性 、联系 刻划工具：实体-联系图(ER图）用来形象的描述问题。 方法：E-R方法，根据E-R模型来设计数据库的方法
人的认 识抽象 -建模
现实世界 现实世界
制作人：赵颖
概念模型 E-R 模型 信息世界
联系：实体之间的关系抽象为联系，分为3种
制作人：赵颖
3.2、E-R图
E-R图提供了表示实体表、属性和联系的方法，规定如下： 实体集： 属 联 性： 系： 用矩形框表示，框内写明实体名。 用椭圆框表示，框内写明属性名，用一条无向线与所属 实体连接起来。 用菱形框表示，框内写明联系名，并用无向线分别与有 关实体连接起来，同时在无向线旁边标明联系类型。下 图描述了三种联系类型的例子。
制作人：赵颖
2、数据描述
数据的3种描述形式
– 在数据处理中首先要正确的描述数据 – 从事物的特性到计算机中的具体表示，数据实际上经历了三个领域
现实世界
– 存在于人们头脑之外的客观世界，称为现实世界 – 现实世界中的数据是原始数据，是数据库设计者的原材料
信息世界
– 信息世界是现实世界在人们头脑中的反映，并用文字和符号记载下来
班级
1 领导 1
班级
1 组成 n
学生
n 选修 m
班长
学生
课程
在建立 E-R图的时候，应根据实际应用首先确定哪些是实体集，有多少个实体集， 其次确定实体集的属性，然后再确定这些实体集之间存在什么联系及联系的属性。
机器世界（或计算机世界）
– 信息世界的信息在机器世界中以数据形式存储 现 实 世 界
信 息 表世 示界
收集、分类 和抽象
加工转换
数 计 据 算 模支机 型持世 界 的
(DBMS
(E-R )
)
制作人：赵颖
信息世界的数据描述术语
– 实体
• 客观存在东西称为实体。实体可以是具体的对象，也可以是抽象的事件，例如：一名男学生，一 辆汽车等；一次足球比赛，一次借书等。
数据
– 数据是描述客观事物的文字,数字和符号，是客观事物的反映和记录 – 数据是信息的表现形式或载体，信息是数据的内涵和对数据的解释。
• 数据“2000”，“30% ”被赋予了特定的语义，他们就具有了传递信息的功能。 • 比如： “ 2000年硕士研究生将扩招30 % ”，“2000年的销售额减少了30%”
– 实体集
• 性质相同的同类实体的集合，称为实体集。例如所有的男学生，全足球锦标赛的所有比赛等。
– 属性
• 实体有很多特性，每一个特性称为属性。每个属性有一个值域，其类型可以是整数型、实数型或 字符串型。例如学生有学号、姓名、年龄等属性，相应值域为字符串、字符串、整数。
– 实体键
• 能唯一标识每个实体的属性或属性集，称为实体的键。例如学生的学号可以作为学生实体的键。
转换 DBMS支持 的数据结构 机器世界
从现实世界到机器世界的过程
3.1、E-R模型的概念及术语
实体与实体类型
– 实体：可以相互区别客观事物和概念统一抽象，如：学生,打折,医疗 – 实体类型：将具有共性的一类实体抽象为实体类型
属性、域 、实体键
– 属性：对实体特征的描述，属性又有类型和值 – 域：属性的取值范围
设计理论1－关系模 型与完整性
目录
1、数据和信息 2、数据描述 3、实体－联系模型（ER Entity-Relationship 模型） 4、数据模型 5、关系数据模型与完整性
制作人：赵颖
1、数据和信息
信息
– 信息是关于现实世界事物存在的方式或运动状态反映的综合。 – 信息是一种资源，它与能源、材料一起构成客观世界的三大因素。 – 人类有意识的对信息进行采集并加工，传递，从而形成各种消息，情 报，指令，数据等。
数据处理
– 将数据转换成信息的过程，包括对数据的收集、存储、加工、检索和 传输等一系列活动叫做数据处理，为了产生信息而处理数据。 – 信息、数据与数据处理的关系：信息（输出） = 数据（原料） + 处理 – 在数据处理中，通常计算比较简单，而管理较复杂。数据库技术正是 瞄准这一目标研究、发展并完善起来的 字段
• 标记实体属性的命名单位称为字段或数据项。它是可以命名的最小信息单位，所以又叫数据元素 或初等项。字段的命名往往和属性名相同。例如学生有学号、姓名、年龄、性别等字段。
– 记录
• 字段有序集合称为记录。一般用一个记录描述一个实体，所以记录又可以定义为能完整地描述一 个实体的字段集。例如一个学生记录（990001，王军，20，男，计算机）由有序的字段集组成。
• 同一实体类型所有实体都有相同的属性类型及对应域
– 实体键(实体标识符）：能唯一标识实体的属性或极小属性组
属性分类：
实体与属性、原子属性与组合属性的划分存在一定的相对性，无绝对界线（这是由于描述事物 的抽象层次不同或观察研究问题的角度不同而引起的）:颜色：R+G+B;H+S+B;C+M+Y+K
制作人：赵颖