数据库系统概论（基础篇）：QBE语言的域关系演算

# 1. 引言

## 1.1 数据库系统的重要性

数据库是现代信息系统中不可或缺的核心组件之一。随着信息技术的迅猛发展，各种类型的数据以不可预测的速度增长。为了有效地管理和操作这些数据，数据库系统应运而生。

数据库系统具有以下重要性：

- 数据组织和存储：数据库系统提供了一种结构化的数据存储方式，使得数据可以按照特定的格式进行组织和存储，方便查询和检索。

- 数据共享和共享：数据库系统允许多个用户或应用程序并发地访问和共享数据，提高了数据的可靠性和可用性。

- 数据一致性和完整性：数据库系统通过事务管理和数据约束等机制，确保数据的一致性和完整性。

- 数据安全和权限管理：数据库系统提供了各种安全机制，如用户认证、访问控制和数据加密等，保护数据的安全性。

## 1.2 数据库查询语言简介

数据库查询语言是用户与数据库系统进行交互的重要工具。它允许用户通过特定的语法和语义规则，向数据库系统发送查询请求，并从数据库中检索所需的数据。

常见的数据库查询语言包括结构化查询语言（SQL）、查询表达式（Query Expression）和域关系演算（Domain Relational Calculus）等。

- 结构化查询语言（SQL）：是最常用的数据库查询语言之一，用于对关系数据库进行查询、插入、更新和删除操作。

- 查询表达式（Query Expression）：是一种以表达式形式表示的查询语言，旨在简化查询的编写过程，并提供更直观的查询方式。

- 域关系演算（Domain Relational Calculus）：是一种基于数理逻辑和集合论的形式化查询语言，用于描述用户对数据库中数据的需求。

在本文中，我们将重点介绍域关系演算及其在数据库查询语言中的应用。接下来，我们将继续探讨数据库系统的概述和QBE语言的介绍。

# 2. 数据库系统概述

### 2.1 数据库系统的定义与组成

数据库系统是指将数据组织起来并存储在计算机中的一种软件系统。它由数据库、数据库管理系统（DBMS）以及用户应用程序组成。

数据库是指按照一定的数据模型组织、存储和管理数据的集合。它可以包含多个表（关系），每个表由多个列（属性）组成，每行（元组）代表一个记录。数据库采用结构化的方式，可以提供持久化、共享、高效的数据存储和管理。

数据库管理系统是指对数据库进行管理和操作的软件系统。它提供了数据定义语言（DDL）和数据操作语言（DML），使用户可以方便地对数据库进行定义、查询、更新等操作。常见的数据库管理系统有MySQL、Oracle、SQL Server等。

### 2.2 数据模型与数据库模式

数据模型是对现实世界中数据的抽象和表示，它定义了数据的结构、特性和约束。常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。

关系模型是最常用的数据模型，它将数据组织成一张或多张具有特定结构的二维表格，即关系。每个关系由一个关系模式（表定义）和一个关系实例（表数据）组成。关系模式定义了表的结构，包括表名、列名、数据类型等；关系实例是具体的数据。

数据库模式是对数据库的逻辑结构和特性的描述。它由一组关系模式及其之间的关系组成，用于描述数据库的整体结构。数据库模式定义了表之间的关系（如主键、外键等），以及约束条件（如唯一性约束、参照完整性等）。

### 2.3 关系数据库与域关系演算

关系数据库是基于关系模型的数据库，它使用关系代数和关系演算对数据进行查询和操作。关系代数是一种基于集合的操作方法，通过对关系进行选择、投影、连接等操作来