关系数据库基础：E.F.Codd的关系模型与完整性

"这篇内容是关于数据库系统概论的课件，主要讲解了关系数据库的基础知识，包括关系数据结构、关系操作、完整性和数据库范式等。内容来源于中国人民大学信息学院的课程，由E.F.Codd提出的关糸模型作为讨论的起点。" 在关系数据库理论中，基本关系的性质是确保数据正确存储和处理的关键要素。其中，第六个规范条件——分量必须取原子值，是至关重要的一个概念。这意味着在关系模型中，每个列的每个值都应该是不可再分的最小数据单元，即原子值。这样的规定有助于避免数据冗余和不一致性，从而提高数据的完整性和数据库的效率。 关系数据库是由E.F.Codd在1970年提出的，它基于关系数据模型，该模型将数据表示为二维表格的形式。Codd随后还引入了关系代数和关系演算的概念，以及数据库的范式理论，如第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)和BCNF（Boyce-Codd范式），这些都是关系数据库设计和优化的重要准则。 关系数据结构包括三个主要部分：关系、关系模式和关系数据库。关系是指实际存储的数据，表现为二维表格；关系模式则定义了表格的结构，包括列名、数据类型和可能的约束；而关系数据库是多个关系的集合，代表了一个完整的数据存储系统。 关系模型的逻辑结构是一个二维表，这是从用户的角度来看最直观的形式。这个二维表由域、笛卡尔积和关系组成。域是某一特定类型值的集合，例如整数、实数或字符串。笛卡尔积是多个域的交叉组合，生成所有可能的元组集合，但在实际的关系中，我们会通过约束来减少这种无意义的组合。关系是笛卡尔积的结果中满足特定条件的元组集合，也就是我们通常看到的表格形式。 关系模型的操作包括选择(Select)、投影(Project)、并(Union)、差(Difference)、交(Intersection)等，这些操作构成了关系代数的基础，是数据库查询语言如SQL的理论根基。同时，关系演算是另一种描述数据库操作的方法，通常使用谓词逻辑表达。 关系的完整性是数据库设计中的重要概念，主要包括实体完整性（每个非主键字段的值都是唯一的）、参照完整性（外键必须引用存在的主键）和用户定义的完整性（根据具体业务规则定义的额外约束）。这些完整性规则确保了数据的准确性和一致性。 关系数据库是现代数据管理的核心，其理论基础包括关系模型、关系操作、完整性规则和不同级别的范式。理解并掌握这些基本概念对于进行有效的数据库设计、查询优化以及数据管理至关重要。