数据库基础与实例教程（达梦DM8） 课件 1.2理解关系型数据库

数据库基础（基于达梦DM8）数据库知识准备11.2理解关系型数据库01E-R概念模型02关系模型及关系型数据库03关系模型基本概念04将E-R图转换为关系模式05关系完整性规则06基本关系代数云双07关系模式规范化E-R概念模型1.2.11.E-R模型中的基本概念实体（Entity）实体是客观存在并可相互区分的事物。实体可以指实际的对象，也可以指抽象的对象。例如产品、部门、雇员、订单、评价等都是实体。0102属性（Attribute）属性是实体所具有的特性，属性对实体进行刻画，实体由属性组成。每一特性都称为实体的属性，例如职工的工号、部门号、姓名、性别、出生年月等都是职工的属性。03联系（Relationship）联系也称关系，是现实世界中事物内部或者事物之间的关联。在E-R模型中的联系包括：实体内部的联系，即实体中属性之间的联系；另一种是实体与实体之间的联系。

E-R图三要素的表示方式

01实体使用矩形标识，在框内写上实体名；实体的表示02属性使用椭圆形标识，在框内写上属性的名称，并用下划线标注实体的码，用无向边将属性与其所属的实体或者联系连接；属性的表示03联系使用菱形标识，在菱形内写上联系名，用无向边将联系与实体连接，并在无向边旁标注联系的类型。联系的表示1.E-R模型中的基本概念如果实体A中的每个实例在实体B中至多有一个（也可以没有）实例与之关联，反之亦然，则称实体A与实体B具有一对一联系，记作1:1。一对一联系（1:1）E-R图案例1.E-R模型中的基本概念如果实体A中的每个实例在实体B中有n个实例（n≥0）与之关联，而实体B中的每个实例在实体A中最多只有一个实例与之关联，则称实体A与实体B是一对多联系，记作1:n。一对多联系（1:n）E-R图案例1.E-R模型中的基本概念如果实体A中的每个实例在实体B中有n个实例（n≥0）与之关联，而实体B中的每个实例，在实体A中也有m个实例（m≥0）与之关联，则称实体A与实体B是多对多联系，记为m:n。多对多联系（m:n）E-R图案例2.E-R图的绘制

E-R图的绘制是为了建立客观世界的概念模型，刻画实体以及实体间的联系。所以在绘制E-R图前应确定实体、属性和联系三个基本要素。下面以某高科技制造企业的项目管理系统为例，说明E-R图的具体绘制步骤。2.E-R图的绘制

为更好地描述绘制步骤，这里将所涉及的实体简化为部门、职工、项目。确定现实系统所包含的实体联系主要表明实体间的关系，在对其命名时常用动词。当用该动词连接两个实体时，通常能表达一个符合逻辑的比较完整的意思。确定实体之间可能存在的联系

对于部门实体，属性有部门号、部门名，其中部门号是码；

对于职工实体，属性有职工号、姓名、电话号码、年龄、籍贯，其中职工号是码；

对于项目实体，属性有项目号、项目名称、项目开始日期，其中项目号是码。

确定每个实体的属性，并注明每个实体的码联系间可能存在属性来刻画联系的某些特性。如参与的联系，可以存在一个加入时间来描述职工参与项目的时间。确定每个联系可能存在的属性前面4个步骤已经确定了实体、属性和联系，最后按照E-R图绘制的规定进行绘制。绘制E-R图，建立概念模型112345关系模型及关系型数据库1.2.2关系模型及关系型数据库

关系模型是使用二维表格结构表示实体以及实体之间的联系的逻辑模型。

关系模型提出后许多人把研究方向转到关系方法上，陆续出现了关系数据库系统，也就是数据按关系模型来组织的数据库。关系模型及关系型数据库

目前如达梦DM8、MySQL、SQLServer、Oracle、DB2等都是关系型数据库的代表。关系型数据库在管理结构化数据方面发展成熟、技术稳定，广泛应用在电子政务、电子商务、企业管理、社交平台、在线游戏等业务场景。关系模型基本概念1.2.31.2.3关系模型基本概念（1）关系（Relation）一个关系对应一张由行和列组成的二维表，每个关系都有一个关系名，即每个表都有一个表名。1.2.3关系模型基本概念（2）元组（Tuple）元组也称记录，是二维表格中的一行，如职工表中的包括3个元组。1.2.3关系模型基本概念（3）属性（Attribute）和属性值（AttributeValue）二维表格中的一列即为一个属性，每一个属性的名称即属性名，各属性名称不能重复。如职工表中有五个属性（职工号，姓名，性别，电话号码，籍贯），而对应的（03001，张童，女江西）为属性值，这些属性就组成了一个元组。1.2.3关系模型基本概念（4）域（Domain）属性的取值范围称为域。域根据实际情况，如性别的域是{男，女}，某高级中学的入学年龄的域是大于14并小于24的整数。1.2.3关系模型基本概念（5）候选键（CandidateKey）在一个关系中，如果一个属性或若干属性的组合，可唯一标识一个元组，且属性的组合中不包含多余的属性，则称该属性或属性的组合为候选键。候选键又可称为候选码，还可以简称为键或码。1.2.3关系模型基本概念（6）主键（PrimaryKey）用户从候选键中选择一个来标识元组，则这个候选键成为主键。1.2.3关系模型基本概念（7）主属性（PrimeAttribute）主属性（PrimeAttribute）：包含在主键中的各个属性称为主属性。1.2.3关系模型基本概念（8）非主属性（Non-PrimeAttribute）不包含在任何候选键中的属性称为非主属性（或非码属性）。1.2.3关系模型基本概念（9）关系模式（RelationMode）关系模式是对关系的信息结构和语义限制的描述。一般表示为：关系名（属性1，属性2,…，属性n），其中属性1是关系的主键。1.2.3关系模型基本概念（10）外键（ForeignKey）一个关系的某个属性（或者属性的组合）虽不是该关系的键（或者只是键的一部分），但是却是另一个关系的键，则称这样的属性为该关系的外键。1.2.3关系模型基本概念（11）主表（ParentTable）和从表（ChildTable）主表和从表主要是描述通过外键相关联的两个表的关系，包含外部键所引用的主键或唯一键的表称为主表，包含外部键的表称为从表。将E-R图转换为关系模式1.2.41.E-R图转换为关系模式的原则

设计好E-R模型后可以方便地将其转化为关系模式，进而可以根据关系模式来设计表。根据E-R图转化为关系模式，遵从下面三个原则：每个实体转换为一个关系模式每个联系也转换成一个关系模式具有相同键的关系模式可以合并

1.E-R图转换为关系模式的原则

01实体类的所有属性都成为关系模式的属性。实体类的主码（PrimaryKey）作为关系模式的键（Key）。每个实体转换为一个关系模式02

一对一联系可以通过创建一个新的关系模式来实现，这可能涉及到冗余信息。

一对多的联系也通过创建新的关系模式来表达，此时需要指定一个实体作为关系模式的候选键。

多对多的联系同样需要创建新的关系模式，并且可能需要定义多个键来区分不同的实体对。每个联系也转换成一个关系模式03

一对一联系可在一个关系模式中记录另一个关系模式的主键。

一对多的联系可在多端关系中记录另一个关系的主键。具有相同键的关系模式可以合并2.E-R图转换为关系模式的案例【案例1-4】按照E-R图转换为关系模式的三个原则，将右图的E-R图转换为关系模式。2.E-R图转换为关系模式的案例（1）每个实体转换为一个关系模式

在转换时，每个实体转换为一个关系模式，实体的属性转换为关系模式的属性，实体的键转换为关系模式的键。

按照这个原则，将得到三个关系模式。部门（部门号，部门名）项目（项目号，项目名，项目开始时间）职工（职工号，姓名，电话号码，年龄，籍贯）

2.E-R图转换为关系模式的案例（2）每个联系也转换为一个关系模式

在转换时，与联系相连的各个实体的键、联系自身的属性统称为联系的属性；根据联系的类型不同，关系的键规定如下。1）对于1:1联系，每个实体的键均是该联系关系的候选键

右图的E-R图中未包含1:1联系，故在此引入下图。这里的经理实体的属性简化为经理号、姓名，主键是经理号，故该联系转换为关系模式。管理（经理号，部门号）或管理（部门号，经理号）

2.E-R图转换为关系模式的案例（2）每个联系也转换为一个关系模式

在转换时，与联系相连的各个实体的键、联系自身的属性统称为联系的属性；根据联系的类型不同，关系的键规定如下。2）对于1:n联系，关系的键是n端实体的键将右图的E-R图中的1:n联系转换为关系模式。属于（职工号，部门号）2.E-R图转换为关系模式的案例（2）每个联系也转换为一个关系模式

在转换时，与联系相连的各个实体的键、联系自身的属性统称为联系的属性；根据联系的类型不同，关系的键规定如下。3）对于m:n联系，关系的键是诸实体的键的组合将右图的E-R图中的m:n联系转换为关系模式。参与（职工号，项目号，加入时间）实施（部门号，项目号）2.E-R图转换为关系模式的案例（3）具有相同键的关系可以合并模式

通过前面的转换，获得了7关系模式。这样的转换是正确的，但是可能有些关系模式可以进行优化来简化逻辑关系。如部门关系模式的属性有部门号和部门名，管理关系模式的属性为部门号和经理号，共有四个属性。2.E-R图转换为关系模式的案例（3）具有相同键的关系可以合并模式

这两个关系模式的主键都是部门号，也就是都可以通过部门号分别确认两个关系的非主属性部门名和经理号，那么将两个关系模式合并，则关系模式转换为。部门（部门号，部门名，经理号）

这样就简化了关系模式的个数和属性的个数。同样的，职工和属于关系模式也可以简化为。职工（职工号，姓名，电话号码，年龄，籍贯，部门号）关系完整性规则1.2.51.实体完整性（EntityIntegrity）

实体完整性是指，在关系的任何一个元组中，主键的值不能为空或部分为空。其意义在于现实世界中的实体是可区分的，即它们具有某种唯一性标识。如没有这样的唯一性标识，则认为这样的实体不存在。2．参照完整性（ReferentialIntegrity）

参照完整性也可称为引用完整性规则，是指要求“不引用不存在的实体”。也就是说对于关系的外键，引用的另外一个关系中对应的主键是存在的，即只能引用另外一个关系中确实存在的元组。3．域完整性（DomainIntegrity）

域完整性也称为用户自定义完整性，是由用户根据实际情况针对某一属性的具体约束条件，它反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。基本关系代数运算1.2.61.2.6基本关系代数运算（1）选择选取运算是单目运算，它根据一定的条件从关系中选择元组，组成一个新关系。选择运算的记号为σF（R）。其中σ是选择运算符；下标F是条件表达式，它是由运算对象、算术比较运算符和逻辑运算符连接起来的逻辑表达式，结果为逻辑值“真”或“假”；R是被操作的关系（表）。1.2.6基本关系代数运算（2）投影投影运算也是单目运算，该运算是从关系中选择出若干属性列，组成新的关系。即对关系在垂直方向从左到右按照指定的若干属性及顺序取出相应列，并删去重复元组。投影运算的记号为∏A(R)。其中∏是投影运算符；下标A是属性名（列名）；R是被操作的关系（表）。1.2.6基本关系代数运算（3）连接-交叉连接交叉连接又称为笛卡尔连接，假设有表A和表B，表A交叉连接表B记为A×B。具体的运算是依次将左表A中的每一行中的属性与右表B中的每一行的属性组合，每组合一次得到的属性的集合即形成新的一行。1.2.6基本关系代数运算（3）连接-内连接①条件连接条件连接是对两个表按照给定的条件，将符合条件两个表的行的所有属性拼接形成行的集合的运算。假设有表A和表B，条件连接记为A⨝FB,其中⨝是连接运算符，F为条件。具体的运算是符合条件时将左表A中的每一行中的属性与右表B中的每一行的属性组合，每组合一次得到的属性的集合即形成新的一行。1.2.6基本关系代数运算（3）连接-内连接②自然连接自然连接是数据库应用中最常用的连接运算。自然连接是对两个表共同的属性（具有相同的属性名）相等时，将两个表符合条件的行的所有属性拼接形成行的集合的运算。假设有表A和表B，自然连接记为A⨝B，⨝是连接运算符。1.2.6基本关系代数运算（3）连接-外连接①左外连接左外连接就是在连接运算以左边表中的元组作为基准，对右表判断每一个元组与左表的共同属性是否相等，如相等则将左表元组与右表对应元组连接形成一个新元组，如不相等则不进行连接。如果左表的某一个元组在右表中没有找到任何满足连接条件的元组则将左表元组作为基准，本应来自右表的属性填上空值（NULL），形成新的元组。左外连接记作A⟕B。1.2.6基本关系代数运算（3）连接-外连接②右外连接右外连接就是在连接运算以右边表中的元组作为基准，对左表判断每一个元组与右表的共同属性是否相等，如相等则将右表元组与左表对应元组连接形成一个新元组，如不相等则不进行连接。如果右表的某一个元组在左表中没有找到任何满足连接条件的元组则将右表元组作为基准，本应来自左表的属性填上空值（NUL