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第一讲 数据库系统概论1.1 数据库系统概论1.1.1区分数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统（1）数据（Data）：数据库中存储的基本对象。数据的解释是指对数据含义的说明。数据的含义称为数据的语义。 （2）数据库（DataBase,DB）:长期存储在在计算机内的、有组织、可共享的数据集合。（3）数据库管理系统（DataBase Management System,DBMS）：数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。A、数据定义功能（Data Definition Language,DDL）。Create Alter DropB、数据操纵功能（Data Manipulation Language,DML）。Select Insert Update DeleteC、数据库的运行管理：统一管理，统一控制，以保证数据的安全性、完整性、多用户对沪剧的并发使用以及故障恢复。D、数据库的建立和维护功能：数据传输、转换功能、转存恢复功能。性能监视、分析。（4）数据库系统（DataBase System,DBS）：在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统及开发工具、应用系统、数据管理员和用户构成。一般把数据库系统简称为数据库。 数据库系统数据库系统在计算机系统中的地位1.1.2 数据管理技术的产生和发展（1）人工管理阶段（20世纪50年代中期以前）背景：计算机主要用于科学计算（数据量小、结构简单，如高阶方程、曲线拟和等）。外存只有磁带、卡片、纸带等，没有磁盘等直接存取设备。没有操作系统，没有数据管理软件（用户用机器指令编码）。特点：用户负责数据的组织、存储结构、存取方法、输入输出等细节。数据完全面向特定的应用程序，每个用户使用自己的数据，数据不保存，用完就撤走。数据与程序没有独立性，程序中存取数据的子程序随着存储结构的改变而改变。（2）文件系统阶段（50年代后期-60年代中期）背景：计算机不但用于科学计算，还用于管理。外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备。有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统，包括在操作系统中。特点：系统提供存取方法（索引文件、链接文件、直接存取文件、倒排文件等），支持对文件的基本操作（增、删、改、查等），用户程序不必考虑物理细节。数据的存取基本上以记录为单位。一个数据文件对应一个或几个用户程序，还是面向应用的。数据与程序有一定的独立性，因为文件的逻辑结构与存储结构由系统进行转换，数据在存储上的改变不一定反映在程序上。存在问题：数据与程序的独立性差：文件系统的出现并没有从根本上改变数据与程序紧密结合的状况。文件系统只是解脱了程序员对物理设备存取的负担，它并不理解数据的语义，只负责存储。数据的语义信息只能由程序来解释，也就是说，数据收集以后怎么组织，以及数据取出来之后按什么含义应用，只有全权管理它的程序知道。数据的逻辑结构改变则必须修改应用程序。一个应用若想共享另一个应用生成的数据，必须同另一个应用沟通，了解数据的语义与组织方式。数据的冗余度大：数据仍然是面向应用的。当不同应用程序所需要的数据有部分相同时，也必须建立各自的文件，而不能共享相同的数据。数据分散管理。数据的不一致性：由于数据存在很多副本，给数据的修改与维护带来了困难，容易造成数据的不一致性。（3）数据库系统阶段（60年代后期开始）背景：计算机管理的数据量大，关系复杂，共享性要求强（多种应用、不同语言共享数据）外存有了大容量磁盘，光盘。软件价格上升，硬件价格下降，编制和维护软件及应用程序成本相对增加，其中维护的成本更高，力求降低。特点：有了数据库管理系统。面向全组织，面向现实世界。独立性较强。由DBMS统一存取，维护数据语义及结构数据库观点：数据不是依赖于处理过程的附属品，而是现实世界中独立存在的对象。1.1.3 数据库系统 VS 文件系统文件系统的弱点：文件之间无联系，难于维护数据的完整性。数据库系统的用武之地：有查询，数据复杂效率两面观：运行效率，开发效率1.1.4 数据库系统的特点（与文件系统比较）（1）面向全组织的复杂的数据结构：支持全企业的应用而不是某一个应用。数据反映了客观事物间的本质联系，而不是着眼于面向某个应用，是有结构的数据。这是数据库系统的主要特征之一，与文件系统的根本差别。文件系统只是记录的内部有结构，一个文件的记录之间是个线性序列，记录之间无联系。（2）数据的冗余度小，易扩充：数据面向整个系统，而不是面向某一应用，数据集中管理，数据共享，因此冗余度小。节省存储空间，减少存取时间，且可避免数据之间的不相容性和不一致性。每个应用选用数据库的一个子集，只要重新选取不同子集或者加上一小部分数据，就可以满足新的应用要求，这就是易扩充性。（3）具有较高的数据和程序的独立性：数据与程序相对独立，把数据库的定义和描述从应用程序中分离出去。描述又是分级的（全局逻辑、局部逻辑、存储），数据的存取由系统管理，用户不必考虑存取路径等细节，从而简化了应用程序。A、数据独立性：当数据的结构发生变化时，通过系统提供的映象（转换）功能，使应用程序不必改变。B、数据的物理独立性：当数据的存储结构改变时，通过数据的存储结构与逻辑结构之间的映象，数据的逻辑结构可以保持不变，从而应用程序也不必改变。C、数据的逻辑独立性：当数据的总体逻辑结构改变时，通过数据的总体逻辑结构与局部逻辑结构之间的映象，数据的局部逻辑结构可以保持不变，从而应用程序也不必改变。数据独立性是由DBMS的二级映象功能来保证的。（4）统一的数据控制功能，数据共享程度高A、数据的安全性控制（Security）：保护数据以防止不合法的使用所造成的数据泄露和破坏。措施：用户标识与鉴定，存取控制。B、数据的完整性控制（Integrity）：数据的正确性、有效性、相容性。措施：完整性约束条件定义和检查。C、并发控制（Concurrency）：对多用户的并发操作加以控制、协调，防止其互相干扰而得到错误的结果并使数据库完整性遭到破坏。措施：封锁。D、数据库恢复技术。12数据模型与数据抽象数据模型是一种模型，是现实世界数据特征的抽象。121数据模型定义 数据模型就是现实世界的模拟。122 数据模型数据模型：是数据库系统中用于提供信息表示和操作手段的形式构架。123 数据模型的三要素（1）数据结构：描述系统的静态特性，即组成数据库的对象类型。包括：数据本身：类型、内容、性质。如网状模型中的数据项、记录，关系模型中的域、属性，关系等。数据之间的联系：例如网状模型中的系型（Set Type）在数据库系统中一般按数据结构的类型来命名数据模型，如：“层次结构、网状结构、关系结构。（2）数据操纵：描述系统的动态特性，即对数据库中对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及操作规则。一般有检索、更新、插入、删除操作。数据模型要定义操作含义、操作符号、操作规则，以及实现操作的语言。（3）完整性约束：数据的约束条件是完整性规则的集合，规定数据库状态及状态变化所应满足的条件，以保证数据的正确、有效、相容。124 数据抽象信息世界:数据库系统是面向计算机的，而应用是面向现实世界的，两个世界存在着很大差异，要直接将现实世界中的语义映射到计算机世界是十分困难的，因此引入一个信息世界作为现实世界通向计算机实现的桥梁。一方面，信息世界是对现实世界的抽象，从纷繁的现实世界中抽取出能反映现实本质的概念和基本关系;另一方面，信息世界中的概念和关系，要以一定的方式映射到计算机世界中去，在计算机系统上最终实现。信息世界起到了承上启下的作用。模型分为两大类：1类是概念模型，2是数据模型。125 数据库系统模式模式：是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，仅仅涉及到“型“，不涉及到具体的值，是相对稳定的。型与值的区别：型是指对某一类数据的结构和属性的说明，值是型的一个具体的赋值。元数据（meta-data)/ 数据字典：描述数据的数据。例：身份证，文献索引。13概念模型131 概念模型概念数据模型：按用户的观点来对数据和信息建模。用于组织信息世界的概念，表现从现实世界中抽象出来的事物以及它们之间的联系。这类模型强调其语义表达能力，概念简单、清晰，易于用户理解。它是现实世界到信息世界的抽象，是用户与数据库设计人员之间进行交流的语言。如E-R模型。（1） 实体(entity)：客观存在并且可以相互区别的事物。（2） 属性(attribute)：实体所具有的某一特性。（3） （主）码(key)：唯一标识实体的属性集。Primary Key(PK)（4） 域（Domain）：属性的取值范围称为该属性的域。（5） 实体型（entry type）：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体。 例：学生（学号，姓名，性别，出生日期）（6） 实体集（entry set）：同型实体的集合称为实体集。例：全体学生。（7） 联系（Relationship）:组成实体的各属性之间的联系。（8）元组：表中的一行。（9）分量：元组中的某一个属性值。（10）外码：参考到其他表的属性列。对应关系：1:1 1:N N:M1.3.2 概念模型表示方法实体型：用矩型表示，矩型内写名实体名。属性：用椭圆表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来。联系：用菱型表示，菱形内写明联系名。如果一个联系也具有属性，则这些属性也要用无向边联系。14数据模型141 常用数据模型（1）层次模型：用树结构表示实体之间联系的模型叫层次模型。树由节点和连线组成，节点代表实体型，连线表示两实体型间的一对多联系。树有以下特性：有且仅有一个节点，无父节点，此节点称为树的根（Root）。树中的其它节点都有且仅有一个父节点。父节点，子节点，根节点优点：结构简单，易于实现。缺点：支持的联系种类太少，只支持二元一对多联系。数据操纵不方便，子结点的存取只能通过父结点来进行。代表产品：IBM的IMS数据库，1969年研制成功。（2）网状模型是一个满足下列条件的有向图：可以有一个以上的节点无父节点。至少有一个节点有多于一个的父节点（排除树结构）。特点：表达的联系种类丰富。结构复杂。（3）关系模型用二维表来表示实体及其相互联系优点：简单，表的概念直观，用户易理解。非过程化的数据请求，数据请求可以不指明路径。数据独立性，用户只需提出“做什么”，无须说明“怎么做”。坚实的理论基础。14数据库系统结构141数据库系统的三级模式结构模式的分级：为了提高数据的物理独立性和逻辑独立性，使数据库的用户观点，即用户看到的数据库，与数据库的物理方面，即实际存储的数据库区分开来，数据库系统的模式是分级的。数据库系统三级模式结构：CODASYL（Conference On Data System Language,美国数据系统语言协商会）提出 外模式（用户模式，子模式）、模式（概念模式）、内模式（存储模式）三级模式的概念。三级模式之间有两级映象。模式(Schema)：也称逻辑模式。所有用户的公共数据视图。是数据库中全体数据的全局逻辑结构和特性的描述。不涉及具体的物理存储细节和硬件环境，也与具体的应用程序无关。一个数据库只有一个模式。外模式(Sub-Schema)（用户模式，子模式）：用户的数据视图。是数据的局部逻辑结构，模式的子集，有力的控制安全性。内模式(Storage Schema)：又称存储模式。数据的物理结构及存储方式。（举例）142 数据库二级映象功能外模式/模式映象：定义某一个外模式和模式之间的对应关系，映象定义通常包含在各外模式中。当模式改变时，修改此映象，使外模式保持不变，从而应用程序可以保持不变，称为逻辑独立性。模式/内模式映象：定义数据逻辑结构与存储结构之间的对应关系。存储结构改变时，修改此映象，使模式保持不变，从而应用程序可以保持不变，称为物理独立性。143 ANSI/X3/SPARC(75,78)提出SPARC报告，其ANSI模型分为外部级、概念级、内部级。15 数据库系统的构成151 几个相关概念数据库：数据的集合。由DBMS统一管理，多用户共享。数据库管理系统DBMS：系统软件，对数据库进行统一管理和控制。数据库系统：带有数据库的整个计算机系统，包括硬件、软件、数据、人员。152 数据库系统的软硬件层次153 数据库系统的主要成分硬件：内存大，放得下OS，DBMS核心，系统缓冲区，用户工作区等；大容量、直接存取的外存设备；作数据备份的磁带。软件：OS，DBMS，高级语言编译系统及其与数据库的接口，应用开发工具，应用系统。数据：包括目标数据（数据本身）及描述数据（对数据的说明信息）。用户：最终用户：通过应用系统的用户接口（菜单等）使用数据库。应用程序员：基于外模式来编写应用程序。系统分析员：负责应用系统的需求分析和规范定义，确定系统的软硬件配置，参与数据库模式设计。数据库管理员DBA：负责数据库的全面管理和控制。154 DBA的重要性：重要资源，维护整个组织的信息资源。共享资源，多用户共享，需要统一管理、协调、监控。155 DBA职责建库方面：确定模式、外模式、存储结构、存取策略、负责数据的整理和装入。用库方面：定义完整性约束条件，规定数据的保密级别、用户权限，监督和控制数据库的运行情况，制定后援和恢复策略，负责故障恢复。改进方面：(1)监督分析系统的性能（空间利用率，处理效率）；(2)数据库重组织，物理上重组织，以提高性能；(3)数据库重构造，设计上较大改动，模式和内模式修改。1.5.5 DBMS的层次结构156 DBMS的主要功能（1）数据库定义功能：提供DDL语言（Data Description Language）描述外模式、模式、内模式（源模式）。模式翻译程序把源模式翻译成目标模式，存入数据字典中。（2）数据存取功能：提供DML语言（Data manipulation language）对数据库进行检索、插入、修改、删除。DML类型：a、宿主型：DML不独立使用，嵌入到高级语言（主语言）程序中使用。B、自含型：独立使用，交互式命令方式。DBMS控制并执行DML语句：a、宿主型：有预编译和增强编译两种方式。B、自含型：解释执行。（3）数据库运行管理：并发控制、存取控制、完整性约束条件检查和执行，日志组织和管理，事务管理和自动恢复。（4）数据组织、存储和管理：用户数据、索引、数据字典的组织、存储和管理，包括文件结构、存取方式、数据之间的联系的实现等。（5）数据库的建立和维护功能：数据的装入、转换、卸出，数据库的转储、恢复、性能监视和分析等。16 数据库新方向161 新的数据库管理系统（1）面向对象数据库（2）对象-关系数据库（3）并行数据库（4）分布式数据库162 新的数据库应用（1）数据仓库（2）数据挖掘（3）OLAP第二章 实体-联系模型（概念数据库设计）21 数据库设计过程22 基本概念221 1976年，P.P.S.Chen提出E-R模型（Entity-Relationship Model），用E-R图来描述概念模型。观点：世界是由一组称作实体的基本对象和这些对象之间的联系构成的。222 基本概念（1）实体(Entity)：客观存在并可相互区分的事物叫实体。如学生张三、工人李四、计算机系、数据库概论。（2）属性(Attribute)：实体所具有的某一特性。一个实体可以由若干个属性来刻画。例如，学生可由学号、姓名、年龄、系、年级等组成。（4）域(Domain)：属性的取值范围。例如，性别的域为（男、女），月份的域为1到12的整数。（5）实体型(Entity Type)：实体名与其属性名集合共同构成实体型。例，学生（学号、姓名、年龄、性别、系、年级）。注意实体型与实体（值）之间的区别，后者是前者的一个特例。如学生(9808100，王平，21，男，计算机系，2)是一个实体。（6）实体集(Entity Set)：同型实体的集合称为实体集。如全体学生。联系(Relationship)：实体之间的相互关联。如学生与老师间的授课关系，学生与学生间有班长关系。联系也可以有属性，如学生与课程之间有选课联系，每个选课联系都有一个成绩作为其属性。同类联系的集合称为联系集。（7）元或度（Degree）：参与联系的实体集的个数称为联系的元。如学生选修课程是二元联系，供应商向工程供应零件则是三元联系。（8）码(Key)：A、候选码：关系中的某一属性或属性组的值能唯一地标识一个元组，称该属性或属性组为候选码。B、主码（Primary Key）：一个关系有多个候选码，从中选定一个用来区别同一实体集中的不同实体，称作主码。一个实体集中任意两个实体在主码上的取值不能相同。如学号是学生实体的码。通讯录（姓名，邮编，地址，电话，Email，BP）C、外码：D、全码：关系模型中所有属性组是这个关系模式的候选码，称为全码。（9）参与（Participation）：实体集之间的关联称为参与，即实体参与联系。如王军选修“数据库基础”，表示实体“王军”与 “数据库基础”参与了联系“选修”。如果实体集E中的每个实体都参与到联系集R中的至少一个联系，则称E全部参与R。如果实体集E中只有部分实体参与到联系集R的联系中，则称E部分参与R。如“职工”与“部门”之间的“管理”联系，“职工”实体集部分参与，而“部门”实体集完全参与。（10）角色（Role）：实体在联系中的作用称为实体的角色。当同一个实体集不止一次参与一个联系集时，为区别各实体的参与联系的方式，需要显式指明其角色。如学生与班长关系，职工与职工之间的经理关系，课程之间的先修关系。223 属性类型（1）简单属性 ：不可再分的属性。如学号、年龄、性别。（2） 复合（Composite）属性：可以划分为更小的属性。可以把相关属性聚集起来，使模型更清晰。如电话号码=区号+本地号码（3）单值属性：每一个特定的实体在该属性上的取值唯一。如学生的学号，年龄、性别、系别等。（4）多值属性:某个特定的实体在该属性上的有多于一个的取值。如学生（学号，所选课程，联系电话），的“所选课程”，“联系电话”。（5）NULL属性:Null表示“无意义”，当实体在某个属性上没有值时设为Null。如通讯录（姓名，email，电话，BP），若某人没有email地址，则在email属性上取值为null。null表示“值未知”，即值存在，但目前没有获得该信息。如职工（姓名，部门，工种，身份证），如果目前不知道职工身份证号码，则设身份证值为null。实体完整性：作为主码的属性上取值不能为null。（6）派生（Derived）属性与基属性:可以从其他相关的属性或实体派生出来的属性值。如学生（学号，姓名，平均成绩），选课（学号，课程号，成绩），则平均成绩可由学生所选课程的总成绩除以课程总数来得到。称平均成绩为派生属性，而成绩为基属性，或存储属性。数据库中，一般只存基属性值，而派生属性只存其定义或依赖关系，用到时再从基属性中计算出来。基本表 VS 视图多值属性用双椭圆表示，或用双线与实体相连。派生属性用虚椭圆表示，或用虚线与实体相连23 映射约束231 映射的基数（Mapping Cardinalities）：实体之间的联系的数量，即一个实体通过一个联系集能与另一实体集相关联的实体的数目。可以有一对一的（1:1），一对多的（1:m），多对多的（m:n）几种情况。在E-R图中，用箭头或线段来表示联系的映射基数。（1）二元联系集的映射基数：一对一、一对多、多对多（2）一个实体集内的二元联系：一对一、一对多、多对多 （3）多个实体集间联系的情况232存在依赖（Existence Dependency）如果实体x的存在依赖于实体y的存在，则称x存在依赖于y。y称作支配实体，x称作从属实体。如果y被删除，则x也要被删除。考虑员工亲属的例子233 弱实体集（Weak Entity Set）如果一个实体集的所有属性都不足以形成主码，则称这样的实体集为弱实体集。弱实体集与其拥有者之间的联系称作标识性联系(identifying relationship)。弱实体集与强实体集之间是一对多的联系。弱实体集必然存在依赖于强实体集（Strong Entity Set)。存在依赖并不总会导致一个弱实体集，从属实体集可以有自己的主码。如实体集信用卡（信用卡号，客户帐号，金额），它存在依赖于客户帐号实体集，但信用卡有自己的主码信用卡号。234为什么使用弱实体集 通过为弱实体集加上合适的属性，可转变为强实体集，为什么还要使用弱实体集？（1）避免数据冗余（强实体集码重复），以及因此带来的数据的不一致性。（2）弱实体集反映了一个实体对其它实体依赖的逻辑结构。（3）弱实体集可以随它们的强实体集的删除而自动删除。（4）弱实体集可以物理地随它们的强实体集存储。235 复合实体复合实体的主码一般由两个(或两个以上)属性构成。236 实体的超类与子类举例：飞行员工与普通员工24 数据抽象与E-R模型设计步骤（1）数据抽象（2）设计局部E-R模型（3）设计全局E-R模型A、合并局部E-R图，生成初步E-R图：可能发生的问题，属性冲突，名称冲突，结构冲突。属性冲突：1、分为属性值域冲突，既属性值的类型，取值范围，或取值集合不同；2、属性的取值冲突，例如：重量：公斤，斤。名称冲突：同名异义，异名同义。结构冲突：1、同一对象在不同的应用中有不同的抽象，例如：教师的职称可能是一个实体也可能是一个属性。2、同一实体在不同应用中属性组成不同，可能是属性个数或属性次序不同。3、同一联系在不同应用中呈现不同的类型。B、消除冗余生成E-R图25 将E-R模型转换成数据库一般规则（1）将每一个实体转换成一个关系。（2）所有主码必须定义非空。（3）对于二元联系，按照规则定义外码。A、一对多：将“一”表中的主码作为外码放在“多”表中，外码总是在“多”的一方。B、弱实体：将父表的主码作为外码放在弱实体中。弱实体的主码由父表的主码与弱实体本身的候选码组成。也可以为弱实体建立新的独立的标识符ID。C、一对一：将一个表的主码作为外码放在另一个表中，外码通常是放在操作比较频繁的表中。也可以将两个实体合并成一个实体。D、多对多：建立复合实体，复合实体的主码由两个父实体的主码复合组成。复合实体的主码也是外码。第三讲 关系模型（逻辑结构设计）关系理论是建立在集合代数理论基础上的，有着坚实的数学基础。E.F.Codd于70年代初提出关系数据理论，他因此获得1981年的ACM图灵奖。早期代表系统：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，Informix，Sybase，SQL Server，DB2，Access，Foxpro，Foxbase。31 关系基本概念关系理论是以集合代数为基础的。311 域（Domain）：一组值的集合，这组值具有相同的数据类型。如整数的集合、字符串的集合、全体学生的集合。用D表示。312 笛卡尔积（Cartesian Product）一组域D1 , D2 , Dn的笛卡尔积为：D1D2Dn = (d1 , d2 , , dn) | diDi , i=1,n。笛卡尔积的每个元素(d1 , d2 , , dn)称作一个n元组（n-tuple）。元组的每一个值di叫做一个分量（component）。若Di为有限集其基数为mi(i=1,2,3n) ，则笛卡尔积的基数为笛卡尔积可表示为一个二维表，表中的每行对应一个元组，表中每列对应一个域。例：D1为教师集合（T）= t1，t2D2为学生集合（S）= s1，s2 ，s3D3为课程集合（C）= c1，c2则D1D2D3是个三元组集合，元组个数为232，是所有可能的（教师，学生，课程）元组集合。313 关系（1）笛卡尔积D1D2Dn的子集叫做在域D1 , D2 , Dn上的关系，用R(D1 , D2 , Dn )表示。（2）R是关系的名字，n是关系的度或目。（3）关系是笛卡尔积中有意义的子集。关系也可以表示为二维表。（4）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 , s2 , c1) ,(t1 , s1 , c1)是错误的。（5）不同的列可来自同一域，每列必须有不同的属性名。如P=t1，t2 ， s1，s2 ，s3，C= c1，c2，则TEACH不能写成TEACH (P, P, C)，还应写成TEACH(T, S, C)。（6）行列的顺序无关紧要。任意两个元组不能完全相同（集合内不能有相同的两个元素）。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。314 关系的6条性质（1）列是同性质的，来自同一个域。（2）不同的列可以来自于同一个域。（3）列的顺序无所谓（4）行的顺序无所谓（5）任意两个元组不能完全相同（6）分量必须取原子值，每个分量都是不可分的数据项。32 关系模式数据结构：单一的数据结构关系。 实体集、联系都表示成关系。DEPT(D# , DN , DEAN)S(S# , SN , SEX , AGE , D#) (外表)C(C# , CN , CREDIT)PROF(P# , PN, D# ,SEX, SAL)SC(S# , C# , SCORE)TEACH(P# , C#)321 候选码（Candidate Key）关系中的某一属性或属性组的值能唯一地标识一个元组，称该属性或属性组为候选码如DEPT中的D#，DN都可作为候选码。任何一个候选码中的属性称作主属性。如SC中的S#，C#。322 主码（Primary Key）进行数据库设计时，从一个关系的多个候选码中选定一个作为主码。如可选定D#作为DEPT的主码。 333 外部码（Foreign Key）关系R中的一个属性组，它不是R的码，但它与另一个关系S的码相对应，则称这个属性组为R的外部码。如S关系中的D#属性。334 关系模式关系的描述称作关系模式，包括关系名、关系中的属性名、属性向域的映象、属性间的数据依赖关系等，记为：R（U，D，dom，F），简单记作R(A1 , A2 , An ) 。R：为关系名。U：组成改关系的属性名的集合。D：U属性所来自的域。dom：属性向域的映象一般直接说明为属性的类型、长度等。F：属性间的函数依赖关系。某一时刻对应某个关系模式的内容（元组的集合）称作关系。关系模式是型，是稳定的。关系是某一时刻的值，是随时间不断变化的。335 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)。336 关系操作关系操作是集合操作，操作的对象及结果都是集合，是一次一集合（Set-at-a-time）的方式，而非关系型的数据操作方式是一次一记录（Record-at-a-time）。关系操作可以用关系代数和关系演算两种方式来表示，它们是相互等价的。如用关系代数来表示关系的操作，可以有选择、投影、连接、除、交、差、并等。337 关系模式的完整性（1）实体完整性：关系的主码中的属性值不能为空值。意义：关系对应到现实世界中的实体集，元组对应到实体，实体是相互可区分的，通过主码来唯一标识，若主码为空，则出现不可标识的实体，这是不容许的。（2）参照完整性：A、如果关系R2的外部码Fk与关系R1的主码Pk相对应，则R2中的每一个元组的Fk值或者等于R1 中某个元组的Pk 值，或者为空值。B、意义：如果关系R2的某个元组t2参照了关系R1的某个元组t1，则t1必须存在。（3）用户定义的完整性：用户针对具体的应用环境定义的完整性约束条件。如S#要求是8位整数，SEX要求取值为“男”或“女”。（4）系统支持A、实体完整性和参照完整性由系统自动支持。B、系统应提供定义和检验用户定义的完整性的机制。33关系数据语言概述331 抽象的查询语言（1）关系代数：用对关系的运算来表达查询，需要指明所用操作。（2）关系演算：用谓词来表达查询，只需描述所需信息的特性。元组关系演算：谓词变元的基本对象是元组变量。域关系演算：谓词变元的基本对象是域变量。332 具体系统中的实际语言SQL：介于关系代数和关系演算之间，由IBM公司在研制System R时提出的。QUEL：基于Codd提出的元组关系演算语言ALPHA，在INGRES上实现。QBE：基于域关系演算，由IBM公司研制。333 关系数据语言的特点（1）一体化：一般关系系统的数据语言都同时具有数据定义、数据操纵和数据控制语言，而不是分为几个语言。对象单一，都是关系，因此操作符也单一。而非关系型系统，如DBTG，有对记录的操作，有对系的操作。（2）非过程化：用户只需提出“做什么”，无须说明“怎么做”，存取路径的选择和操作过程由系统自动完成。（3）面向集合的存取方式：操作对象是一个或多个关系，结果是一个新的关系（一次一关系）。非关系系统是一次一记录的方式。34关系代数关系代数是一种抽象的查询语言，它是对关系的运算来表达查询的。341 关系代数分类法1：（1） 基本运算A、一元运算：选择、投影、更名。B、多元运算：广义笛卡儿积、并、交、集合差。（2）其它运算：自然连接、除、赋值。（3）扩展运算：广义投影、外连接、聚集。（4）修改操作：插入、删除、更新。分类法2：（1）传统的集合运算：并，差，交，广义笛卡尔积。（2）专门的关系运算：选择，投影，连接，除。342 一些标记给定关系模式R(A1 , A2 , , An)，设R是它的一个具体的关系，tR是关系的一个元组。分量：设tR，则tAi表示元组t中相应于属性Ai的一个分量。属性列：A = Ai1 ,Ai2 , ,AikA1 ,A2 , ,An，称A为属性列或域列。tAi