关系数据库

简述关系型数据库的概念与特点(一)

关系型数据库的概念与特点

概念

关系型数据库是一种基于关系模型的数据库，它使用表格来表示和存储数据，表格之间通过关系进行连接和关联。关系型数据库被广泛应用于各种企业和个人的数据管理和处理需求中。

特点

1. 结构化数据存储：关系型数据库使用表格来存储数据，每个表格包含了多个列和行，每列表示不同的字段，每行则表示具体的记录。表格和记录之间的关系由主键和外键来定义。

2. 数据一致性：关系型数据库强调数据的一致性，即数据的完整性和准确性。它通过事务的机制来保证数据的一致性，事务要么全部执行成功，要么全部回滚，不留中间状态。

3. 数据查询语言：关系型数据库使用结构化查询语言（SQL）来进行数据的增删改查操作。SQL提供了灵活的查询语法和强大的查询功能，使用户可以方便地进行数据的检索和分析。

4. 数据的关联与连接：关系型数据库支持表格之间的连接和关联操作，通过主键和外键来建立表格之间的关系。这使得数据之间的关联和查询变得更加方便和高效。 5. 数据的完整性约束：关系型数据库支持对数据进行完整性约束的定义，如主键约束、唯一性约束、非空约束、默认值约束等。这些约束能够有效地保证数据的完整性和准确性。

6. 安全性和权限控制：关系型数据库提供了安全性和权限控制机制，可以对数据进行访问控制和权限管理，保护数据的安全性和隐私性。

7. 数据的备份与恢复：关系型数据库支持数据的备份与恢复功能，可以将数据库的数据备份到其他存储介质中，并在需要时进行恢复。这有助于防止数据丢失和灾难恢复。

8. 可扩展性和性能优化：关系型数据库具有良好的可扩展性和性能优化能力，可以根据不同的应用需求进行水平扩展或垂直扩展，并通过索引、分区等技术来提高数据的检索和处理性能。

9. 多用户并发访问：关系型数据库支持多个用户同时对数据库进行并发访问，通过锁机制来保证数据的一致性和并发性。这使得多用户的应用和系统能够高效地共享和操作数据。

关系数据库连接运算

关系数据库连接运算用于将两个或多个表中的数据进行联接，生成一个联合结果。常见的关系数据库连接运算有以下几种：

1. 内连接（inner join）：内连接返回两个表中满足连接条件的行。只有当两个表中连接属性的值相等时，才会将它们连接在一起。内连接可以使用等值连接（equi-join）或非等值连接（non-equijoin）。

2. 外连接（outer join）：外连接返回连接条件满足的行，以及连接条件不满足的行。外连接分为左外连接（left outer

join）、右外连接（right outer join）和全外连接（full outer

join），分别表示基于左表、右表或两个表的所有行进行连接操作。

3. 自然连接（natural join）：自然连接是基于两个表之间具有相同列名的列进行连接的操作。自然连接会找到两个表中列名相同的列，并返回这些列值相等的行。

4. 交叉连接（cross join）：交叉连接返回两个表中所有可能的组合，即笛卡尔积。交叉连接没有连接条件，会返回所有可能的组合。

目录

一 Codd的RDBMS12法则——RDBMS的起源

二 关系型数据库设计阶段

三 设计原则

四 命名规则

数据库设计，一个软件项目成功的基石。很多从业人员都认为，数据库设计其实不那么重要。现实中的情景也相当雷同，开发人员的数量是数据库设计人员的数倍。多数人使用数据库中的一部分，所以也会把数据库设计想的如此简单。其实不然，数据库设计也是门学问。

从笔者的经历看来，笔者更赞成在项目早期由开发者进行数据库设计（后期调优需要DBA）。根据笔者的项目经验，一个精通OOP和ORM的开发者，设计的数据库往往更为合理，更能适应需求的变化，如果追其原因，笔者个人猜测是因为数据库的规范化，与OO的部分思想雷同（如内聚）。而DBA，设计的数据库的优势是能将DBMS的能力发挥到极致，能够使用SQL和DBMS实现很多程序实现的逻辑，与开发者相比，DBA优化过的数据库更为高效和稳定。如标题所示，本文旨在分享一名开发者的数据库设计经验，并不涉及复杂的SQL语句或DBMS使用，因此也不会局限到某种DBMS产品上。真切地希望这篇文章对开发者能有所帮助，也希望读者能帮助笔者查漏补缺。

一?Codd的RDBMS12法则——RDBMS的起源

Edgar Frank Codd（埃德加·弗兰克·科德）被誉为“关系数据库之父”，并因为在数据库管理系统的理论和实践方面的杰出贡献于1981年获图灵奖。在1985年，Codd 博士发布了12条规则，这些规则简明的定义出一个关系型数据库的理念，它们被作为所有关系数据库系统的设计指导性方针。

1.信息法则?关系数据库中的所有信息都用唯一的一种方式表示——表中的值。

2.保证访问法则?依靠表名、主键值和列名的组合，保证能访问每个数据项。

3.空值的系统化处理?支持空值（NULL），以系统化的方式处理空值，空值不依赖于数据类型。

4.基于关系模型的动态联机目录?数据库的描述应该是自描述的，在逻辑级别上和普通数据采用同样的表示方式，即数据库必须含有描述该数据库结构的系统表或者数据库描述信息应该包含在用户可以访问的表中。

对象—关系型数据库（ORDB）介绍

1. ORDB概念

ORDB系统就是将RDB系统与OODB系统两方面的特征相结合。ORDBMS是从关系数据库观点出发，移向对象思维，以关系数据库和SQL为基础的扩展关系模型。

具有扩展复杂数据类型和允许用户自定义函数(SQL或C语言)功能。

具有面向对象特性，受通用性强的SQL3(SQL99)标准支持。

2. OBDB由来

近年来，随着计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助软件工程（CASE），地理信息系统（GIS）、图像处理、超文本应用等领域的飞速发展，要求DBMS能够有效地管理复杂对象。

传统数据库系统在面对各种新型的应用领域时存在以下不足：

(1)面向机器的语法数据模型

传统数据库中采用的数据模型强调数据的高度结构化，是面向机器的语法数据模型。它们只能存储离散的数据和有限的数据与数据之间的关系，语义表示能力差，无法表示客观世界中的复杂对象，从而限制了数据库处理文本、超文本、图形、图像、声音等多种复杂对象。此外，传统数据库模型无法揭示数据之间的深层含义和内在联系，缺乏数据抽象.

(2)数据类型简单、固定

传统的数据库系统只能理解、存储和处理简单的数据类型。如整数、浮点数、字符串、日期、货币等。并且传统的关系数据库只支持某一固定的类型集，不能依据某一应用所需的特定数据类型来扩展其类型集。

(3)结构与行为分离

在某一应用领域内标识的对象应该包含两个方面:结构表示和行为规格说明，前者可以映射到数据库模式，而后者在传统的关系数据库中就完全丢失了。传统数据库主要关心数据的独立性以及存取数据的效率，是语法数据库，语义表达差，难以抽象地去模拟行为。因此在传统数据模型中，结构与行为被完全分割开了。

(4)被动响应

传统数据库管理系统只能响应和重做用户要求它们做的事情，从这种意义上说，它们是被动的。而在实际应用中，往往要求一个系统能够管理它本身的状态，在发现异常情况时及时通知用户或能够主动响应某些操作或外部事件，具备实时性。