《第讲关系模型》课件

第一讲：关系模型关系模型概述关系模型是数据库中最常用的数据模型之一，它用二维表格来表示数据，每个表格代表一个关系。关系模型中的数据通过主键和外键联系起来，形成一个完整的数据库结构。关系模型的特点是简单易懂、易于理解和维护，因此在实际应用中得到了广泛的应用。关系模型组成元素关系关系模型的核心，表示实体集及其属性。元组关系中的一行，代表一个具体的实体。属性关系中的一列，描述实体的某个特征。域属性的值取值范围，限定属性可能的值。域和关系的定义1域域是一组具有相同数据类型的值的集合。2关系关系是域上的一个集合，代表了现实世界中实体之间的一种特定联系。关系的基本操作1插入将新的元组添加到关系中。2删除从关系中删除满足特定条件的元组。3修改更新关系中已存在的元组的值。5.关系的性质关系的完整性关系的完整性是指关系中数据的正确性和一致性。关系的键关系的键是用于唯一标识关系中元组的属性集。关系的等价与序等价关系在关系数据库中，两个关系是等价的，如果它们具有相同的属性集，并且对应属性具有相同的数据类型。等价关系确保关系的语义一致性，并允许在不同时间点或不同数据库之间交换关系。关系的序关系的序是指属性在关系中的排列顺序。关系的序通常不影响关系的语义，但它可以影响关系的物理存储方式和关系运算的效率。函数依赖定义在关系数据库中，函数依赖是指一个属性集的值能唯一确定另一个属性集的值。符号用→表示函数依赖，例如X→Y表示属性集X函数依赖于属性集Y。类型函数依赖可以是完全函数依赖、部分函数依赖和传递函数依赖。范式理论简介范式理论用于数据库设计，确保数据的一致性和完整性。它定义了一系列规则，用于衡量关系数据库的质量和结构。通过遵循范式，我们可以避免数据冗余、数据不一致和更新异常等问题。第一范式原子性每个属性值不可再分，只能包含一个值。无重复列每个属性都应有唯一的名称，避免重复出现相同属性。关系模式符合第一范式意味着关系模式中的所有属性都是原子性的。第二范式主键唯一性所有非主键属性都完全依赖于主键，避免部分依赖。消除部分依赖确保每个非主键属性都与主键建立直接关系，无重复数据。第三范式1消除传递依赖第三范式要求关系中所有非主属性都直接依赖于候选键，不存在传递依赖。2减少数据冗余通过消除传递依赖，第三范式有效地减少了数据冗余，提高了数据的完整性和一致性。3提高数据更新效率由于数据冗余减少，数据更新操作变得更加简便，减少了更新冲突和数据不一致的风险。巴斯-科德范式巴斯-科德范式(BCNF)是关系数据库中的一种范式，它要求关系中的每个非关键属性都完全依赖于候选键。BCNF是一种比第三范式(3NF)更严格的范式，它可以防止数据冗余和数据异常。满足BCNF的关系通常比满足3NF的关系更难实现，但它们可以提供更高的数据完整性和一致性。数据模型的规范化1消除冗余减少数据重复，节省存储空间。2提高一致性保证数据的一致性，避免数据冲突。3简化维护方便数据更新和修改，降低维护成本。E-R模型与关系模型的转换实体识别将E-R模型中的实体转换为关系模型中的关系。属性映射将E-R模型中的属性映射到关系模型中的属性。关系映射将E-R模型中的关系映射到关系模型中的外键约束。关系代数定义关系代数是一种基于集合论的数学理论，用于描述关系数据库的操作。它提供了一套运算符，可以用来对关系进行查询和操作。核心运算符并集交集差集笛卡尔积选择投影连接除法关系代数运算符并将两个关系合并成一个新的关系，包含所有不同的元组。交包含两个关系中共同的元组。差从第一个关系中删除与第二个关系中相同的元组。关系计算关系代数一种基于关系代数运算符的查询语言，它以一种形式化的方法来表达数据库查询。关系演算一种基于谓词逻辑的查询语言，它使用逻辑表达式来描述数据查询。关系查询语言SQL概述结构化查询语言SQL是一种用于管理和操作关系数据库的标准化语言。数据定义语言（DDL）用于创建、修改和删除数据库对象，例如表、视图和索引。数据操作语言（DML）用于插入、更新、删除和检索数据库中的数据。数据控制语言（DCL）用于管理用户访问权限和数据完整性。SQL语句的分类1数据定义语言（DDL）用于定义数据库对象，如表、视图、索引等。2数据操纵语言（DML）用于对数据库中的数据进行增、删、改、查操作。3数据控制语言（DCL）用于控制数据库的访问权限和安全性。4事务控制语言（TCL）用于管理事务，保证数据的一致性和完整性。SQL语句的基本结构1SELECT选择要检索的数据2FROM指定数据来源3WHERE过滤数据4GROUPBY分组数据5ORDERBY排序数据基本SELECT语句查询目标选择要检索的列。数据来源指定要检索的表。排序对结果进行排序。22.条件查询根据指定的条件筛选数据。使用WHERE子句指定查询条件。支持各种比较运算符，如等号（=）、不等号（!=）、大于（>）、小于（<）、大于等于（>=）、小于等于（<=）。聚合函数求和(SUM)计算所有数值的总和。平均值(AVG)计算所有数值的平均值。最大值(MAX)找出所有数值中的最大值。最小值(MIN)找出所有数值中的最小值。分组查询分组依据根据一个或多个列的值对数据进行分组聚合函数对每个分组中的数据应用聚合函数，如SUM、AVG、MAX、MIN、COUNT等分组查询结果返回每个分组的聚合结果25.连接查询1合并数据连接查询用于将来自多个表的数据整合在一起。2匹配条件通过指定连接条件，可以找到两个表中匹配的记录。3联合显示最终结果会显示合并后的数据，包含所有相关信息。26.子查询嵌套查询子查询嵌套在另一个查询语句中，用作条件或数据源。独立执行子查询首先执行，结果用于父查询的条件判断或数据选择。提高效率子查询可以简化复杂的查询逻辑，提高查询效率。视图定义视图是基于基础表创建的虚拟表。作用简化查询操作，保护数据安全。优点提高数据访问效率，增强数据安全性。事务处理原子性事务中的操作要么全部成功，要么全部失败，保证数据的完整性和一致性。一致性事务执行后，数据库从一个一致性状态转换到另一个一致性状态。隔离性多个并发事务之间相互独立，互不干扰，保证数据的一致性。持久性事务一旦提交，其对数据库的改变就永久生效，即使系统发生故障。并发控制数据一致性并发控制的目标是保证数据库的一致性，防止多个用户同时访问数据时出现冲突。事务隔离事务隔离是指多个事务之间相互独立，一个事务的执行不会影响其他事务。锁机制锁机制是常见的并发控制方法，通过对数