關系模式(數(shù)據(jù)庫)

時間：2022-12-24 04:30:01 | 來源：信息時代

時間：2022-12-24 04:30:01 來源：信息時代

    關系模式 : 對關系的邏輯結構和特征的描述。在關系數(shù)據(jù)庫中,關系是一張規(guī)范化了的二維表,一張二維表中的數(shù)據(jù)稱為一個關系實例。關系實例由表中的行組成,這些行稱為元組,列稱為屬性。由于關系操作在不斷地更新著關系中的數(shù)據(jù),關系也就是某一時刻關系模式的當前值。由此可見,關系模式是型,關系是值,關系模式是靜態(tài)的、穩(wěn)定的,而關系是動態(tài)的。關系模式對關系的描述內(nèi)容主要分為兩部分:
1. 關系的命名結構
關系是元組的集合,關系中的一個元組就是該關系所涉及屬性集的笛卡兒積的一個元素,因此,關系模式必須指出這個元組集合的結構,即它由哪些屬性構成,這些屬性來自哪些域,以及屬性與域之間的映象關系等。其次,一個關系通常是由賦予它的元組語義來確定的。元組語義實質上是一個n目謂詞(n是屬性集中屬性的個數(shù))。凡使該n目謂詞為真的笛卡兒積中的元素(或者說凡符合元組語義的那部分元素)的全體就構成了該關系模式的關系。因此,關系模式應描述這些關系名、屬性名、屬性值域。
2.數(shù)據(jù)完整性約束條件
由于現(xiàn)實世界隨著時間在不斷地變化,關系模式的關系也在不斷地被更新,現(xiàn)實世界的許多已有事實和規(guī)定,限定了關系模式中的關系必須滿足一定的完整性約束條件。這些約束或者限定了屬性的取值范圍,例如,學生的考試成績必須在0～100分之間;或者通過屬性值間的相互關聯(lián)和依賴反映出來,例如,一個學生只能有一個學號且不能為空值等。因此,關系模式應當刻畫出這些完整性約束條件,主要體現(xiàn)在: 主鍵的選擇、各種數(shù)據(jù)依賴和值的限制及各種操作的影響等。
定義一個關系模式為一個五元組,它可形式化地表示為: R(U,D,dom,I,F)。其中,R為關系名,U為組成該關系的屬性名集合,D為屬性集U中屬性所來自的域,dom為屬性向域的映象集合,I為一組完整性約束條件,F為屬性間數(shù)據(jù)的依賴關系集合。
通常關系模式也可以簡記為: R(U)或R(A₁,A₂,…,A_n)。其中,R為關系名,R(U)或R(A₁,A₂,…,A_n)為屬性名。而域名及屬性向域的映象常常直接說明為屬性的類型和長度。
例如,學生選課系統(tǒng)中,包含有實體型關系“學生”、“課程”和聯(lián)系型關系“選修”。學生關系的屬性有學號、姓名、性別、年齡和學生所在系,學號為主鍵;課程關系的屬性有課程號、課程名、開課系和任課教師,課程號為主鍵; 學生和課程之間有多對多的聯(lián)系(一個學生可選多門課程,一門課程可以被多個學生選修),這種聯(lián)系通過選修關系實現(xiàn),選修關系的屬性有學號、課程號和成績,學號和課程號為組合鍵。其實體-聯(lián)系圖如圖1所示,各關系實例如圖2所示。

圖1 學生選課系統(tǒng)實體-聯(lián)系圖

學生關系

學號	姓名	性別	年齡	學生所在系
060403	王小倩	女	20	計算機
060511	肖林	男	21	工商管理
060423	秦軍偉	男	20	計算機
062315	唐偉強	男	21	機械電子

課程關系

課程號	課程名	開課系	開課教師
32521	C語言	計算機	王德芳
32533	操作系統(tǒng)	計算機	李永新
34255	英語	外語	彭大年
35164	概率	物學	張楠

選課關系

學號	課程號	成績
060403	32521
060403	32533
060403	34255
060511	32521
060511	32255
060511	35164
060423	32521
060423	32533
060423	34255
062315	32521
062315	32255
062315	35164

圖2 學生選課系統(tǒng)關系實例表

則學生選課系統(tǒng)的關系模式集為:
學生關系模式:學生(學號,姓名,性別,年齡,學生所在系);
課程關系模式:課程(課程號,課程名,開課系,任課教師);
選課關系模式: 選課(學號,課程號,成績)。
關系模式可以用關系數(shù)據(jù)庫語言中的數(shù)據(jù)定義語言(data definition language,DDL)來定義。如使用SQL中的DDL完成上述各關系模式的定義如下:
CREATE TABLE學生(
學號 INTEGER(6) NOT NULL,
姓名 CHAR(15) NOT NULL,
性別 CHAR(2),
年齡 SMALLINT,
學生所在系 CHAR(20),
CHECK 學號>0,//檢驗約束
CHECK 年齡>10,//檢驗約束
PRIMARY KEY(學號) //唯一性約束);
CREATE TABLE課程(
課程號 INTEGER(5) NOT NULL,
課程名 CHAR(30) NOT NULL,
開課系 CHAR(20),
開課教師 CHAR(20),
CHECK 課程號>0,//檢驗約束
PRIMARY KEY(課程號) //唯一性約束);
CREATE TABLE選修(
學號 INTEGER(6) NOT NULL,
課程號 INTEGER(5) NOT NULL,
成績 SMALLINT,
PRIMARY KEY(學號,課程號)//唯一性約束
FOREIGE KEY(學號) REFERENCES學生(學號)
　　　　　　　　　　　//引用約束
FOREIGE KEY(課程號)REFERENCES
課程(課程號),　　　　//引用約束
CHECK成績>=0 AND成績=<100
　　　　　　　　　　//檢驗約束
);
關系模式定義完成后,再用關系數(shù)據(jù)庫語言中的數(shù)據(jù)操縱語言(DML)將關系實例中的各元組插入到相應的關系表中。通常,關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)僅僅只維護關系的一個版本,即關系的“當前”元組集合,這個關系實例稱為當前實例。