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22关系数据结构及形式化定义53

目录CONTENTS关系数据模型基础关系数据库设计原则关系代数操作关系演算查询语言关系数据库完整性约束索引与视图事务管理与并发控制关系数据库的恢复技术

关系数据模型基础

关系模型是数据库管理系统中用于表示数据及其相互关系的一种数学模型。它使用表格形式来组织数据，其中行称为元组，列称为属性。每个元组代表一个实体，而属性则描述该实体的特征或属性值。通过外键关联不同表之间的数据，形成复杂的数据结构。关系模型概念关系模型概念在关系模型中，属性是指表中的列名，用来标识存储在该列下的数据类型和含义。域则是指某个特定属性可以取值的范围或者集合。例如，在一个学生信息表中，“姓名”是一个属性，其域可能是所有合法的字符串；“年龄”也是一个属性，但其域通常是非负整数集合。属性与域

010203属性的定义与作用域的概念与类型属性与域的关系属性是关系数据模型中的基本单位，用于描述实体的某一特征。每个属性都有一个名称和对应的值域，确保数据的一致性和完整性。域定义了属性可能取值的范围，包括基本数据类型如整数、字符串等，以及自定义的数据类型。域的选择直接影响数据的存储和处理效率。属性的值必须在其定义的域内，这种约束保证了数据的有效性和准确性。通过合理设置域，可以有效地控制数据的质量和格式。属性与域组是关系数据库中的基本数据结构，由一组有序的元素组成，每个元素称为一个分量。元组用于表示实体的实例，如学生信息表中的每一行就是一个元组。元组具有唯一性，即在同一个关系中，不存在两个完全相同的元组。此外，元组中的分量可以有不同的数据类型，但通常要求同一列的数据类型相同。关系是由多个元组组成的集合，它代表了现实世界中实体之间的联系。例如，学生选课系统中的学生表和课程表之间就存在一种多对多的关系。元组的定义元组的特点关系的概念在关系数据库中，关系通常以二维表格的形式来表示，其中每一行代表一个元组，每一列代表一个属性。这种形式便于数据的存储、查询和管理。关系的表现形式元组与关系

在关系数据模型中，键是用于唯一标识元组的属性或属性组合。一个表中可以有多个键，但每个键必须能唯一确定一个元组。主键是一种特殊的键，它被选为主键的属性或属性组合不仅能够唯一标识元组，而且其中的值不能为空。超键是指在关系中能唯一确定一个元组的属性或属性组合，但它可能包含多余的属性。换句话说，如果从超键中移除任何一个属性后，剩下的属性组合仍然能唯一确定元组，那么这个属性组合就不是候选键。键的定义超键的概念键与超键

关系数据库设计原则式理论是数据库设计中用于消除数据冗余和依赖异常的一套规则，它包括第一范式（1NF）、第二范式（2NF）和第三范式（3NF），每个范式都有其特定的要求和目标。第一范式要求关系中的每个字段都是不可分割的基本数据项，即表中的每一列都是原子值，不能包含集合、列表或多个值。第二范式在满足第一范式的基础上，进一步要求非主属性完全依赖于主键，不存在部分依赖，即所有非主属性必须完全依赖于整个主键而不是主键的一部分。范式理论第一范式（1NF）第二范式（2NF）范式理论

第一范式（1NF）是关系数据库设计中最基本的规范化形式，要求表中的每个字段都是不可分割的基本数据项，即表中的每一列都应具有原子性。这意味着表中不应存在嵌套的表或多值属性，确保数据的单一性和独立性。在满足第一范式的过程中，需要特别注意消除重复组的问题。重复组指的是在同一行中出现多次相同的数据组合，这违反了1NF的要求。通过将重复组拆分为多个独立的行，可以进一步规范数据结构，提高数据的一致性和完整性。第一范式强调列的原子性，即每一列都应该包含单一的、不可再分的数据项。例如，在一个员工信息表中，“电话号码”这一列应该只包含一个电话号码，而不是多个电话号码用逗号分隔的形式。这样可以保证数据的清晰性和准确性。第一范式的定义消除重复组列的原子性为了达到第一范式的要求，通常需要对原始数据进行预处理，包括拆分多值属性、消除重复组等操作。此外，还可以利用数据库管理系统提供的功能，如触发器、存储过程等，来自动检查和维护数据的规范化状态，确保数据的一致性和完整性。实现方法第一范式（1NF第二范式（2NF）要求关系中的每个非主属性必须完全依赖于候选键，而不是部分依赖于候选键。这意味着如果一个非主属性依赖于某个候选键的一部分，那么这个关系模式就不符合第二范式的要求。为了达到第二范式，需要通过分解表的方式来消除这种部分依赖关系，确保每个非主属性都直接依赖于整个候选键。遵循第二范式可以显著减少数据库中的数据冗余，因为通过消除非主属性对候选键的部分依赖，可以避免重复存储相同的信息。此外，这也有助于防止插入、删除和更新操作时出现的数据不一致问题，从而提高数据的完整性和一致