关系数据库基础与应用：概念、操作与完整性

"关系数据库是数据库管理系统的一种，主要基于关系模型理论，用于存储、管理和检索数据。本讲义深入探讨了关系数据库的核心概念，包括基本术语、关系操作和关系完整性。" 在关系数据库中，"关系"指的是二维表格，与我们常见的电子表格相似。关系模式是对这种表格结构的描述，例如`R(U,D,F)`或简写为`R(U)`，其中`U`代表属性集合，`D`代表域集合，`F`代表函数依赖集合。关系数据库是由多个关系模式及其对应的关系（即实际数据）组成的集合。 学习关系数据库时，有两个重要概念需要重点掌握：完整性约束和关系代数。完整性约束确保数据的准确性和一致性，主要包括实体完整性、参照完整性和域完整性。实体完整性规定主键属性的值不能为NULL，确保每个记录都有唯一的标识。参照完整性则涉及到外键，保证了数据间的关联关系，外键可以为空或者等于关联表的主键。域完整性是对属性值的限制，如值的范围、类型等。 关系操作是数据库操作的基础，包括插入、删除和修改等更新操作，以及查询操作。查询操作涉及选择（选择满足特定条件的行）、投影（选择特定列）、并（合并两个关系）、差（返回只存在于一个关系中的行）、笛卡尔积等。关系操作的特点是它们都是集合级别的操作。 关系的性质包括列（属性）的同质性，不允许同名但可以交换顺序，元组（记录）的顺序可变，且每个分量是不可分的数据项。此外，关系操作的特点也是集合操作，意味着操作的对象和结果都是数据集合。 举例来说，如果有一个`Person`关系，包含余好、余味、毛峰、毛豆豆和杨一凡，以及一个`Child`关系，包含一乐、二乐和喜儿，我们可以创建一个`Family`关系来表示家庭成员关系。在这个例子中，`Male`、`Female`和`Child`三个域理论上可以产生多个不同的家庭三元组，通过计算笛卡尔积得到所有可能的组合。 关系的完整性对于确保数据的准确性和一致性至关重要。例如，在学生和专业的关系中，学生关系的"专业号"字段必须遵守参照完整性，它可以为空表示学生未分配专业，或者必须与专业关系中的"专业号"匹配，以保证数据的一致性。这就是关系数据库理论中的关键概念，理解并掌握这些知识对于有效地设计和管理数据库系统至关重要。