第7章 关系数据库理论

关系数据库模式是对关系数据库结构的描述，或者说是对关系数据 库框架的描述，也就是前面所讲过的关系的头，可以看作是关系的型。 与关系数据库模式对应的数据库中的当前值就是关系数据库的内容，成 为关系数据库的实例，即前面所讲过的关系体，可以看作是关系的值。 例如，在教学数据库中，共有五个关系，其关系模式分别为：
学生关系R1的主键为学号，系部关系R2的主键为系编号，在R1中系 编号是它的外键，即系编号是R2的主键，将它作为外键放在R1中，实 现两关系的联系。
4)主属性和非主属性。包含在任何一个候选主键字中的属性称为主属性， 不包含在任何一个候选关键字中的属性称为非主属性。
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2．关系模式
学生（学号，姓名，性别，年龄，系别） 教师（教师号，姓名，性别，年龄，职称，工资，岗位津贴，系别） 课程（课程号，课程名，课时） 选课（学号，课程名，成绩） 授课（教师号，课程号） 在每个关系中，又有其相应的数据库的实例（元组）。
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2.5.2 关系的完整性
关系模型的完整性规则是对关系的某种约束条件。关系的完整性约 束条件包括三大类：实体完整性，参照完整性和用户定义的完整性。
在定义中，n=1的关系只含有一个属性，称为单元关系。n=2为二 元关系，以此类推。
在 SQL Server 数据库中，通常关系被称为数据表，属性被称为字 段，元组则被称为记录。
如下表给出了一张学生选课表，该表由学生姓名、性别和所选课程 组成，该关系的名字为学生选课表，属性名就是域名，即姓名，性别和
所选课程，这个关系可表示为
任何一种运算都是将一定的运算操作应用于一定的运算对象上， 得到预期的运算结果。所以运算对象、运算符、运算结果是运算的三 大要素。

关系数据库通过定义关系 和约束来保证数据的一致 性和完整性。
3 可扩展性和灵活性
关系数据库可以方便地添 加新表、修改数据结构和 查询数据。
关系模型及其基本概念
关系
关系模型是基于关系的数据模型，关系由多个 属性组成，具有键和值。
外键
外键是关系之间的链接，通过在一个表中引用 另一个表中的主键来建立。
主键
主键是关系中唯一标识记录的属性，用于建立 关系之间的连接。
规范化
规范化是通过将数据组织成更小的关系来消除 冗余数据和依赖。
关系数据库的数据结构
1
用于存储某种
数据类型的数据。
3
表
关系数据库的主要数据结构是表，其中 的数据按照行和列的方式组织。
索引
索引是表中一列或多列的值的排序结构， 用于提高数据的检索速度。
关系数据库的操作和查询语言
操作
• 插入数据 • 更新数据 • 删除数据
查询语言
• SQL（Structured Query Language）
关系数据库的事务管理
事务
事务是一系列的数据库操作，要 么全部执行成功，要么全部回滚 撤销。
A C ID
事务具有四个属性：原子性、一 致性、隔离性、持久性。
并发控制
并发控制是处理多个并发事务之 间的相互冲突和一致性的技术。
关系数据库的安全性和完整性维护
1 用户权限
通过用户权限管理，限制 用户对数据库的访问和操 作。
2 数据加密
对敏感数据进行加密，保 护数据的机密性。
3 完整性约束
使用完整性约束来确保数 据库中数据的一致性和有 效性。
结论和要点
关系数据库基本理论是理解和应用关系数据库的核心。通过理解关系数据库的定义、特点，以及关系模型、数 据结构、操作和查询语言，事务管理，安全性和完整性维护等内容，我们可以更好地设计和管理数据库系统。

71关系数据模式的规范化理论72关系模式的分解算法学号姓名年龄性别系主任课程名成绩98001李华20程序设计8898001李华20数据结构7498001李华20数据库8298001李华20电路6598002张平21程序设计9298002张平21数据结构8298002张平21数据库7898002张平21电路8398003陈兵20数学系赵敏高等数学7298003陈兵20数学系赵敏数据结构9498003陈兵20数学系赵敏数据库8398003陈兵20数学系赵敏离散数学87传递传递bcnf不仅强调其他属性对码的完全的直接的依赖而且强调主属性对码的完全的直接的依赖它包括3nf一定属于3nf3nf只强调非主属性对码的完全直接依赖这样就可能出现主属性对码的部分依赖和传递依赖
则： 学号传→递 系主任。所以学生_系3NF。 如果分解为： 学生(学号，姓名，年龄，性别，系名)； 教学系(系名，系主任). 显然分解后的各子模式均属于3NF。
6. BCNF的定义
关系模式R〈U，F〉1NF。若X→Y且YX时X必含有码，则R〈U， F〉BCNF。 也就是说，关系模式R〈U，F〉中，若每一个决定因素都包 含码，则R〈U，F〉BCNF。由BCNF的定义可以得到结论，一 个满足BCNF的关系模式有： 1) 所有非主属性对每一个码都是完全函数依赖。 2) 所有的主属性对每一个不包含它的码，也是完全依赖。 3) 没有任何属性完全函数依赖于非码的任何一组属性。
完全函数依赖、传递函数依赖
2) 在R〈U〉中，如果X→Y，并且对于X的任何一个真子集 X’，都有X’ Y，则称Y对X完全函数依赖，记作：XF→Y； 若X→Y，但Y不完全函数依赖于X，则称Y对X部分函数依赖， 记作： X→Y。P 例如，在教学关系模式：(学号，课程名)→F 成绩，(学号， 课程名)→P 姓名 3) 在R〈U〉中，如果X→Y，(YX)，Y X，Y→Z，则称Z对 X传递函数依赖。传递函数依赖记作X → Z。传递 传递例如，在教学模式中，因为：学号→系名，系名→系主 任；所以：学号 传→递 系主任。

分区1 分区2
数据流图和判定处表（判理定树）、数据字
典中处理过程的描述
系统说明书包括： ①新系统要求、 方案和概图 ②反映新系统信息 流的数据流图
系统结构图 （模块结构）
模块设计 IPO表
IPO表…… 输入： 输出： 处理：
程序编码、 编译联结、 测试
Main( ) …… if…… then …… end
数据分析 概念模型设计 逻辑数据库设计 物理数据库设计 子模式设计 建立数据库
现实世界
功能分析
功能模型
功能说明
事务设计
程序说明
应用程序设计
程序编码调试
7.1.3 数据库设计方法简述
❖ 手工试凑法
设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系
缺乏科学理论和工程方法的支持，工程的质量难 以保证
数据库运行一段时间后常常又不同程度地发现各 种问题，增加了维护代价
需求分析是设计数据库的起点 需求分析的结果是否准确地反映了用户的实
际要求，将直接影响到后面各个阶段的设计， 并影响到设计结果是否合理和实用
7.2.1 需求分析的任务
一、需求分析的任务 二、需求分析的重点 三、需求分析的难点
一、需求分析的任务
❖ 通过详细调查现实世界要处理的对象（组织、 部门、企业等），充分了解原系统（手工系 统或计算机系统）工作概况，明确用户的各 种需求
❖然后根据用户处理的要求、安全性的考虑， 在基本表的基础上再建立必要的视图 (View)，形成数据的外模式
物理设计阶段 ❖根据DBMS特点和处理的需要，进行物理 存储安排，建立索引，形成数据库内模式
7.2 需求分析
7.2.1 需求分析的任务 7.2.2 需求分析的方法 7.2.3 数据字典