数据库系统概论：第二章 关系数据库详解

"第二章 关系数据库.ppt" 在数据库领域，关系模型是现代数据库系统中最常用的数据模型之一，由美国IBM公司的E.F. Codd在1970年首次提出。Codd不仅引入了关系数据模型，还进一步发展了关系代数和关系演算的概念，为后续的关系数据库管理系统（RDBMS）奠定了理论基础。1972年，他提出了关系数据的三个范式：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）和第三范式（3NF），并在1974年引入了BC范式（Boyce-Codd范式），这些都是数据库设计中确保数据一致性和减少冗余的关键原则。 在关系数据库中，数据结构的核心是关系。关系是一个单一的数据结构，用于表示现实世界中的实体和实体间的关系，它在逻辑上表现为二维表格。这种结构建立在集合代数的原理之上，使得数据的操作和查询更为直观和有效。 关系数据结构包含以下几个关键概念： 1. 域（Domain）：域是指一组具有相同数据类型值的集合，如整数、实数、字符串等。例如，一个域可以是所有整数的集合，也可以是只有'男'和'女'两个元素的字符串集合。 2. 笛卡尔积（Cartesian Product）：在多个域的组合中，笛卡尔积是指从每个域中选取一个值，形成一个新的元组集合。例如，如果有两个域D1和D2，它们的笛卡尔积D1×D2包含所有可能的(d1, d2)对，其中d1属于D1，d2属于D2。 3. 关系（Relation）：关系是域的笛卡尔积的一个子集，它代表了实际存储的数据。关系通常由若干列（属性）和行（元组）组成，每一行代表一个实体实例，每一列对应一个特定的属性。 关系模式定义了关系的结构，包括属性名、属性的数据类型和属性之间的约束。关系数据库则是一系列关系的集合，这些关系共同构成了数据库的整体结构。 关系模型的存储结构通常采用表格形式，但物理实现可能涉及更复杂的数据存储技术，如B树、哈希索引等，以优化查询性能。关系模型的操作主要包括选择（Selection）、投影（Projection）、连接（Join）、并（Union）、差（Difference）等，而关系代数和关系演算是这些操作的抽象表示，用于描述查询和更新操作。 关系数据库的优势在于其规范性、一致性和易用性。通过遵循Codd提出的范式，可以确保数据的一致性，减少冗余，避免插入异常、删除异常和更新异常。关系模型的这些特性使得它成为企业级应用中广泛采用的数据存储解决方案。然而，随着大数据、云计算和NoSQL数据库的兴起，关系数据库也在不断演进，以适应新的应用场景和需求。