现代数据库管理学习笔记五 逻辑数据库设计和关系模型

逻辑数据库设计：是将概念数据模型转化为逻辑数据模型的过程。最终的数据库必须满足用户对于数据共享、灵活性和易于访问等方面的需求。

关系数据模型

• 关系数据模型采用表的方式来存储数据。
• 关系数据模型包含三个组成部分：

    1）数据结构：数据以具有行和列的表的方式组织。

    2）数据操纵：利用功能强大的操纵（使用SQL语言）来操纵存储在关系中的数据。

    3）数据完整性：在操纵数据时，包含相应的机制来定义业务规则以维护数据的完整性。

关系数据结构

• 关系：是一个已命名的二维数据表。每个关系（表）包含一组已命名的列，以及任意数目的未命名的行。关系中的每一行对应一条记录，记录中包含一个实体的数据（属性）值。
• 关系键：用户必须能够根据行中的数据值来存储或检索关系中的一行数据。为实现这个目的，每个关系必须有一个主键。
• 主键：是可以惟一标识关系中每一行的属性（或属性集）。我们通常在作为主键的属性名加下划线。在E-R模型中作为实体标识符的属性（或属性集）在表示该实体的关系中也可能是主键的组成部分。（但是也有一些例外：比如关联实体不一定有标识，弱实体的标识符只是弱实体主键的一部分。）此外，一个实体中可以作为关联关系主键的属性可能有多个。
• 复合键：是由多个属性构成的主键。
• 外键：是一个数据库中关系的属性（可能是复合属性），它是该数据库的另一个关系的主键。外键用来实现两个表或关系之间的联系。外键通常用虚线下划线来表示。

关系的性质

关系是二维的数据表，但并不是所有的表都是关系，关系具有一些非关系表所不具有的性质。如下：

1）数据库内的每个关系（表）的名字是惟一的

2）任意行的任一列是原子的（单值）。在关系内，不允许有多值属性

3）每一行是惟一的，同一关系内的任意两行都不能相同

4）表中的每个属性（列）的名字是惟一的

5）关系中列的顺序（从左到右）是无关的。交换关系的任意两列不影响关系的意义和使用

6）关系中的行的顺序（从上到下）是无关的。和列的情况一样，关系中的行也可以交换或是以任意顺序存储

 

完整性约束

关系数据模型包含有多种类型的约束（业务规则），它们用于维护数据库内数据的正确性和完整性。最主要的几种完整性约束包括域约束、实体完整性、参照完整性和动作断言。

• 域约束：关系中某一列的所有值都必须来源于同一个域。一个域定义通常包含以下部分：域名、含义、数据类型、大小（或长度）、允许的取值或允许的范围。
• 实体完整性：确保每个关系都有一个主键，而且主键的所有数据值都是有效的。特别是，它能保证每个主键的属性值都非空。
• 参照完整性：是两个关系的行之间维持一致性的规则。要求如果一个关系中有外键，则每个外键的值必须与另一个关系的主键取值匹配，或者必须为null。
• 动作断言

良构关系：直观的说，良构关系应该有最小的冗余，并可以让用户在表中插入、修改和删除表中的行，且不出现错误和不一致的情况。如果不是良构关系，则关系中数据的冗余可能导致错误或不一致的情况（称为异常）。有三种可能的异常：插入异常、删除异常和修改异常。

 

将EER图转化为关系：通过使用一组定义好的规则，可以方便地将E-R图转化（映射）为关系。具体映射步骤见书本。

 

规范化

定义：将含有异常的关系分解为更小的，良构的关系的过程。

步骤：分为几个阶段来实现和理解，每一个阶段都对应有一个范式。

范式：根据函数依赖（或是属性间联系）对关系应用某些简单准则后所得到的关系的状态。

函数依赖：存在于两个属性或两个属性集之间的约束。

候选键：可以惟一标识关系中某一行的属性或属性集。（主键是候选键中的一个）

基本范式：

1）第一范式：不含多值属性。

2）第二范式：满足第一范式，且任意非键属性都完全函数依赖于主键。（不是依赖于部分主键）

3）第三范式：满足第二范式，且不含传递依赖。（传递依赖是在两个（或多个）非键属性间的函数依赖）