《第講關(guān)系模型》課件

第一講：關(guān)系模型關(guān)系模型概述關(guān)系模型是數(shù)據(jù)庫(kù)中最常用的數(shù)據(jù)模型之一，它用二維表格來(lái)表示數(shù)據(jù)，每個(gè)表格代表一個(gè)關(guān)系。關(guān)系模型中的數(shù)據(jù)通過(guò)主鍵和外鍵聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。關(guān)系模型的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易懂、易于理解和維護(hù)，因此在實(shí)際應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用。關(guān)系模型組成元素關(guān)系關(guān)系模型的核心，表示實(shí)體集及其屬性。元組關(guān)系中的一行，代表一個(gè)具體的實(shí)體。屬性關(guān)系中的一列，描述實(shí)體的某個(gè)特征。域?qū)傩缘闹等≈捣秶?，限定屬性可能的值。域和關(guān)系的定義1域域是一組具有相同數(shù)據(jù)類(lèi)型的值的集合。2關(guān)系關(guān)系是域上的一個(gè)集合，代表了現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體之間的一種特定聯(lián)系。關(guān)系的基本操作1插入將新的元組添加到關(guān)系中。2刪除從關(guān)系中刪除滿(mǎn)足特定條件的元組。3修改更新關(guān)系中已存在的元組的值。5.關(guān)系的性質(zhì)關(guān)系的完整性關(guān)系的完整性是指關(guān)系中數(shù)據(jù)的正確性和一致性。關(guān)系的鍵關(guān)系的鍵是用于唯一標(biāo)識(shí)關(guān)系中元組的屬性集。關(guān)系的等價(jià)與序等價(jià)關(guān)系在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，兩個(gè)關(guān)系是等價(jià)的，如果它們具有相同的屬性集，并且對(duì)應(yīng)屬性具有相同的數(shù)據(jù)類(lèi)型。等價(jià)關(guān)系確保關(guān)系的語(yǔ)義一致性，并允許在不同時(shí)間點(diǎn)或不同數(shù)據(jù)庫(kù)之間交換關(guān)系。關(guān)系的序關(guān)系的序是指屬性在關(guān)系中的排列順序。關(guān)系的序通常不影響關(guān)系的語(yǔ)義，但它可以影響關(guān)系的物理存儲(chǔ)方式和關(guān)系運(yùn)算的效率。函數(shù)依賴(lài)定義在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，函數(shù)依賴(lài)是指一個(gè)屬性集的值能唯一確定另一個(gè)屬性集的值。符號(hào)用→表示函數(shù)依賴(lài)，例如X→Y表示屬性集X函數(shù)依賴(lài)于屬性集Y。類(lèi)型函數(shù)依賴(lài)可以是完全函數(shù)依賴(lài)、部分函數(shù)依賴(lài)和傳遞函數(shù)依賴(lài)。范式理論簡(jiǎn)介范式理論用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性。它定義了一系列規(guī)則，用于衡量關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)。通過(guò)遵循范式，我們可以避免數(shù)據(jù)冗余、數(shù)據(jù)不一致和更新異常等問(wèn)題。第一范式原子性每個(gè)屬性值不可再分，只能包含一個(gè)值。無(wú)重復(fù)列每個(gè)屬性都應(yīng)有唯一的名稱(chēng)，避免重復(fù)出現(xiàn)相同屬性。關(guān)系模式符合第一范式意味著關(guān)系模式中的所有屬性都是原子性的。第二范式主鍵唯一性所有非主鍵屬性都完全依賴(lài)于主鍵，避免部分依賴(lài)。消除部分依賴(lài)確保每個(gè)非主鍵屬性都與主鍵建立直接關(guān)系，無(wú)重復(fù)數(shù)據(jù)。第三范式1消除傳遞依賴(lài)第三范式要求關(guān)系中所有非主屬性都直接依賴(lài)于候選鍵，不存在傳遞依賴(lài)。2減少數(shù)據(jù)冗余通過(guò)消除傳遞依賴(lài)，第三范式有效地減少了數(shù)據(jù)冗余，提高了數(shù)據(jù)的完整性和一致性。3提高數(shù)據(jù)更新效率由于數(shù)據(jù)冗余減少，數(shù)據(jù)更新操作變得更加簡(jiǎn)便，減少了更新沖突和數(shù)據(jù)不一致的風(fēng)險(xiǎn)。巴斯-科德范式巴斯-科德范式(BCNF)是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的一種范式，它要求關(guān)系中的每個(gè)非關(guān)鍵屬性都完全依賴(lài)于候選鍵。BCNF是一種比第三范式(3NF)更嚴(yán)格的范式，它可以防止數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)異常。滿(mǎn)足BCNF的關(guān)系通常比滿(mǎn)足3NF的關(guān)系更難實(shí)現(xiàn)，但它們可以提供更高的數(shù)據(jù)完整性和一致性。數(shù)據(jù)模型的規(guī)范化1消除冗余減少數(shù)據(jù)重復(fù)，節(jié)省存儲(chǔ)空間。2提高一致性保證數(shù)據(jù)的一致性，避免數(shù)據(jù)沖突。3簡(jiǎn)化維護(hù)方便數(shù)據(jù)更新和修改，降低維護(hù)成本。E-R模型與關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換實(shí)體識(shí)別將E-R模型中的實(shí)體轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型中的關(guān)系。屬性映射將E-R模型中的屬性映射到關(guān)系模型中的屬性。關(guān)系映射將E-R模型中的關(guān)系映射到關(guān)系模型中的外鍵約束。關(guān)系代數(shù)定義關(guān)系代數(shù)是一種基于集合論的數(shù)學(xué)理論，用于描述關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。它提供了一套運(yùn)算符，可以用來(lái)對(duì)關(guān)系進(jìn)行查詢(xún)和操作。核心運(yùn)算符并集交集差集笛卡爾積選擇投影連接除法關(guān)系代數(shù)運(yùn)算符并將兩個(gè)關(guān)系合并成一個(gè)新的關(guān)系，包含所有不同的元組。交包含兩個(gè)關(guān)系中共同的元組。差從第一個(gè)關(guān)系中刪除與第二個(gè)關(guān)系中相同的元組。關(guān)系計(jì)算關(guān)系代數(shù)一種基于關(guān)系代數(shù)運(yùn)算符的查詢(xún)語(yǔ)言，它以一種形式化的方法來(lái)表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)。關(guān)系演算一種基于謂詞邏輯的查詢(xún)語(yǔ)言，它使用邏輯表達(dá)式來(lái)描述數(shù)據(jù)查詢(xún)。關(guān)系查詢(xún)語(yǔ)言SQL概述結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)言SQL是一種用于管理和操作關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言。數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言（DDL）用于創(chuàng)建、修改和刪除數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，例如表、視圖和索引。數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言（DML）用于插入、更新、刪除和檢索數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言（DCL）用于管理用戶(hù)訪問(wèn)權(quán)限和數(shù)據(jù)完整性。SQL語(yǔ)句的分類(lèi)1數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言（DDL）用于定義數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，如表、視圖、索引等。2數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言（DML）用于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改、查操作。3數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言（DCL）用于控制數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)權(quán)限和安全性。4事務(wù)控制語(yǔ)言（TCL）用于管理事務(wù)，保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。SQL語(yǔ)句的基本結(jié)構(gòu)1SELECT選擇要檢索的數(shù)據(jù)2FROM指定數(shù)據(jù)來(lái)源3WHERE過(guò)濾數(shù)據(jù)4GROUPBY分組數(shù)據(jù)5ORDERBY排序數(shù)據(jù)基本SELECT語(yǔ)句查詢(xún)目標(biāo)選擇要檢索的列。數(shù)據(jù)來(lái)源指定要檢索的表。排序?qū)Y(jié)果進(jìn)行排序。22.條件查詢(xún)根據(jù)指定的條件篩選數(shù)據(jù)。使用WHERE子句指定查詢(xún)條件。支持各種比較運(yùn)算符，如等號(hào)（=）、不等號(hào)（!=）、大于（>）、小于（<）、大于等于（>=）、小于等于（<=）。聚合函數(shù)求和(SUM)計(jì)算所有數(shù)值的總和。平均值(AVG)計(jì)算所有數(shù)值的平均值。最大值(MAX)找出所有數(shù)值中的最大值。最小值(MIN)找出所有數(shù)值中的最小值。分組查詢(xún)分組依據(jù)根據(jù)一個(gè)或多個(gè)列的值對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分組聚合函數(shù)對(duì)每個(gè)分組中的數(shù)據(jù)應(yīng)用聚合函數(shù)，如SUM、AVG、MAX、MIN、COUNT等分組查詢(xún)結(jié)果返回每個(gè)分組的聚合結(jié)果25.連接查詢(xún)1合并數(shù)據(jù)連接查詢(xún)用于將來(lái)自多個(gè)表的數(shù)據(jù)整合在一起。2匹配條件通過(guò)指定連接條件，可以找到兩個(gè)表中匹配的記錄。3聯(lián)合顯示最終結(jié)果會(huì)顯示合并后的數(shù)據(jù)，包含所有相關(guān)信息。26.子查詢(xún)嵌套查詢(xún)子查詢(xún)嵌套在另一個(gè)查詢(xún)語(yǔ)句中，用作條件或數(shù)據(jù)源。獨(dú)立執(zhí)行子查詢(xún)首先執(zhí)行，結(jié)果用于父查詢(xún)的條件判斷或數(shù)據(jù)選擇。提高效率子查詢(xún)可以簡(jiǎn)化復(fù)雜的查詢(xún)邏輯，提高查詢(xún)效率。視圖定義視圖是基于基礎(chǔ)表創(chuàng)建的虛擬表。作用簡(jiǎn)化查詢(xún)操作，保護(hù)數(shù)據(jù)安全。優(yōu)點(diǎn)提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)效率，增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性。事務(wù)處理原子性事務(wù)中的操作要么全部成功，要么全部失敗，保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性。一致性事務(wù)執(zhí)行后，數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)一致性狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)一致性狀態(tài)。隔離性多個(gè)并發(fā)事務(wù)之間相互獨(dú)立，互不干擾，保證數(shù)據(jù)的一致性。持久性事務(wù)一旦提交，其對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的改變就永久生效，即使系統(tǒng)發(fā)生故障。并發(fā)控制數(shù)據(jù)一致性并發(fā)控制的目標(biāo)是保證數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性，防止多個(gè)用戶(hù)同時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)沖突。事務(wù)隔離事務(wù)隔離是指多個(gè)事務(wù)之間相互獨(dú)立，一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不會(huì)影響其他事務(wù)。鎖機(jī)制鎖機(jī)制是常見(jiàn)的并發(fā)控制方法，通過(guò)對(duì)數(shù)