关系数据库基础：数据结构与完整性约束

"这篇讲义涵盖了关系数据库的基础知识，包括关系模型的数据结构、关系的键与完整性、以及关系代数。" 在数据库领域，关系数据库是主流的数据存储和管理方式。它基于关系模型，这个模型由三个核心组成部分：关系数据结构、关系操作和关系完整性约束。关系模型的数据结构主要是二维表的形式，这也是我们日常生活中最直观的数据组织方式。 1. **关系数据结构** - 在关系模型中，数据以表格的形式呈现，每个表格称为一个关系，由多行多列组成。列被称为属性（Attribute），每个属性对应一个特定的域（Domain），即一组具有相同数据类型值的集合。属性名用于区分同一域的不同列。例如，一个学生表可能有“姓名”、“性别”这样的属性，其中“姓名”的域包含所有学生的姓名，“性别”的域包含“男”和“女”。 2. **关系的键** - 关系中的键是用来唯一标识一个元组（记录）的属性或属性组合。主键（Primary Key）是能唯一确定元组的非空属性集，如学生的学号。而外键（Foreign Key）则是引用另一个表的主键，用于维护表间的关系，比如学生表中的“班级ID”可能是课程表的主键的外键。 3. **关系完整性** - 包括实体完整性（Entity Integrity）、参照完整性和用户定义的完整性。实体完整性要求主键的值不能为空；参照完整性规定外键的值要么为空，要么是所引用表中某个主键的有效值，确保数据的一致性；用户定义的完整性则允许根据具体业务规则设定额外的约束条件。 4. **关系操作** - 关系数据库支持数据查询、更新和控制等操作。关系代数是一种形式化的查询语言，包括选择（Select）、投影（Project）、并（Union）、差（Difference）、笛卡尔积（Cartesian Product）等基本运算，用于描述如何从现有关系中提取、变换和组合数据。 5. **笛卡尔积** - 是两个或多个域的组合，结果是所有可能的元组组合。例如，如果有一个姓名域和一个性别域，它们的笛卡尔积就是所有可能的姓名与性别的配对。 关系数据库通过这些基本概念和操作提供了强大而灵活的数据管理机制，是现代信息系统和互联网服务背后的重要支撑。理解这些基础术语和概念对于理解和设计数据库系统至关重要。