关系模型与运算理论详解

"本章深入探讨了关系模型和关系运算理论，主要涵盖了关系模型的基本概念、关系代数、关系演算以及关系代数表达式的优化。重点内容包括教材中的关系代数表达式应用实例、元组表达式应用实例以及关系逻辑的规则表示。" 在关系模型中，它是数据库管理的基础，其核心思想是使用二维表格来表示实体集和它们之间的联系。关系模型由几个关键概念组成： 1. **基本术语**：关系模型是由关系、元组、属性等组成。关系是数据的表格形式，元组是表格中的行，属性是表格中的列。例如，一个表示职工信息的表格，其中的"工号"、"姓名"、"年龄"、"性别"和"工资"就是属性，每一行如"4001, zhang, 50, M, 2000"则是一个元组。 2. **关系的定义和性质**：关系具有固定的元数（列数）和基数（行数）。例如，职工登记表有5个属性（元数）和4条记录（基数）。关系的每一个元组必须是唯一的，不能有重复。 3. **关系模型的完整性规则**：主要包括实体完整性、参照完整性和用户定义完整性。实体完整性要求主键的值不能为空，参照完整性确保了引用其他表的外键值的有效性，用户定义完整性则允许用户自定义特定的约束条件。 4. **ER模型到关系模型的转换**：ER模型是一种概念设计工具，通过实体、属性和联系来描述数据，而关系模型是ER模型的实现方式。转换过程中，实体通常对应关系，联系可以转化为新的关系，属性则作为关系的列。 5. **关系模型的三级体系结构**：包括概念层、逻辑层和物理层，分别对应用户对数据的理解、数据库的逻辑设计和实际存储在磁盘上的数据表示。 6. **关系代数**：是关系模型的一种形式化操作语言，包括选择、投影、并、差、笛卡尔积、重命名等基本操作，以及连接、除法等扩展操作。例如，教材中的例2.7可能展示了一个如何用关系代数表达式解决实际问题的例子。 7. **关系演算**：分为元组关系演算和域关系演算，它们使用变量、常量、比较符和逻辑运算符构造公式来描述查询。关系演算是安全的，即任何表达式都能被执行，而且存在等价性，即不同的表达式可能得到相同的结果。 8. **关系代数表达式的优化**：关系代数表达式可以通过等价转换规则进行优化，以提高查询效率。启发式优化算法是常用的一种方法，它试图找到最小代价的执行计划。 本章详细讲解了关系模型的各个方面，从基本概念到具体运算，再到表达式的优化，为理解和使用关系数据库提供了坚实的基础。对于学习Oracle等关系型数据库管理系统的人来说，这部分知识至关重要。