关系模型

关系数据库基于关系模型，是一个或多个关系组成的集合
	
关系通俗来讲就是表（由行和列构成）
	
关系模型的主要优点是其简单的数据表示，易于表达复杂的查询
	
SQL语言是最广泛使用的语言，用于创建，操纵和查询关系数据库，而关系模型是其基础
 

联系：一些实体之间的联系

关系：是一种数学概念，指的是表

实体集和联系集能表示真实的世界

关系-表，元组-行能表示机器的世界

 

关系基本结构

前提知识：

笛卡尔积：指在数学中，两个集合X和Y的笛卡尓积（Cartesian product），又称直积，表示为X×Y，第一个对象是X的成员而第二个对象是Y的所有可能有序对的其中一个成员  。

例：假设集合A={a, b}，集合B={0, 1, 2}，则两个集合的笛卡尔积为{(a, 0), (a, 1), (a, 2), (b, 0), (b, 1), (b, 2)}。

 

一般地，给出集合D1，D2，……Dn（Di=aij|j=1……k）

关系r是：D1xD2x……xDn的子集，即一系列D域的笛卡尔积
因而关系是一组n元组（a1j，a2j，……anj）的集合，其中每个aij属于Di

 

属性类型（表的列）

关系的每一个属性都有一个名称

域：每个属性的取值集合称为属性的域

属性值必须是原子的，即不可分割（1NF，第一范式）

多值属性不是原子
	
复合属性不是原子
特殊值null是每一个域的成员

空值给数据库访问和更新带来了困难，因此应尽量避免使用空值

 

关系的概念

涉及两个概念：关系模式和关系实例

关系模式描述关系的结构

关系实例表示一个关系的特定实例，也就是所包含的一组特定的行。

类似于C语言中的变量。

变量-关系；变量类型-关系模式；变量值-关系实例。

 

关系模式

A1 A2 ……An是属性

关系模式   R=（A1，A2，……An）

具体实例   r（R）  用于表示关系模式R上的关系

关系实例

关系的当前值（关系实例）由表指定

一个元组t代表表中的一行

如果元组变量t代表一个元组，那么t[name]表示属性name的t值

 

关系的特征

无序性（但不能重复）
 

码、键

若K值能够在一个关系中唯一地标志一个元组，则K是R的超码

若K是最小超码，则K是候选码

若K是一个候选码，并由用户明确定义，则K是一个主键（通常用下划线标记）。

 

外键

若A表中的主键出现在B表中（不为主键），则称B表中的为外键。

A表中的叫做外码被参照关系，B表中的叫做外码依赖的参照关系。

注意：参照关系中的外码的值必须在被参照关系中实际存在或为null

 

例：

instructor (ID,name,dept_name,salay)        参照关系

department (dept_name,building,budget)    被参照关系

也可用图来构建。

关系模型的数据结构：以二维表的形式表示实体和实体之间联系的数据模型。其是一张规范化的二维表，它由表名，表头和表体三部分构成。

2.关系模型：分量：每一行对应的列的属性值，即为元组中的一个属性值。

候选码：可唯一标识一个元组的属性或属性集。

3.关系模式：关系模式是对关系的描述，是关系模型的“型”，一般表示为：关系名（属性1，属性2,属性n）

4.关系模型的数据操纵主要包括查询，插入，删除和修改。

5.关系模型中的数据操纵是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元组的集合。
关系模型把对数据的存取路径隐藏起来，用户只要指出干什么，而不必详细说明怎么干，从而大大的提高了数据的独立性，提高了用户操作效率。
关系模型的优点：有严格的数学理论依据，数据结构简单，清晰，用关系描述实体及其联系，具有更高的数据独立性，更好的安全保密性，其缺点是查询效率不如非关系模型。

阅读以下说明和图，回答问题1至问题4。
【说明】
某高校欲开发一个成绩管理系统，记录并管理所有选修课程的学生的平时成绩和考试成绩，其主要功能描述如下：
1．每门课程都有3到6个单元构成，每个单元结束后会进行一次测试，其成绩作为这门课程的平时成绩。课程结束后进行期末考试，其成绩作为这门课程的考试成绩。
2．学生的平时成绩和考试成绩均由每门课程的主讲教师上传给成绩管理系统。
3．在记录学生成绩之前，系统需要验证这些成绩是否有效。首先，根据学生信息文件来确认该学生是否选修这门课程，若没有，那么这些成绩是无效的；如果他的确选修了这门课程，再根据课程信息文件和课程单元信息文件来验证平时成绩是否与这门课程所包含的单元相对应，如果是，那么这些成绩是有效的，否则无效。
4．对于有效成绩，系统将其保存在课程成绩文件中。对于无效成绩，系统会单独将其保存在无效成绩文件中，并将详细情况提交给教务处。在教务处没有给出具体处理意见之前，系统不会处理这些成绩。
5．若一门课程的所有有效的平时成绩和考试成绩都已经被系统记录，系统会发送课程完成通知给教务处，告知该门课程的成绩已经齐全。教务处根据需要，请求系统生成相应的成绩列表，用来提交考试委员会审查。
6．在生成成绩列表之前，系统会生成一份成绩报告给主讲教师，以便核对是否存在错误。主讲教师须将核对之后的成绩报告返还系统。
7．根据主讲教师核对后的成绩报告，系统生成相应的成绩列表，递交考试委员会进行审查。考试委员会在审查之后，上交一份成绩审查结果给系统。对于所有通过审查的成绩，系统将会生成最终的成绩单，并通知每个选课学生。
采用结构化方法对这个系统进行分析与设计，得到如图l-1所示的顶层数据流图和图1-2所示的0层数据流图。
使用说明中的词语，给出图1-1中的外部实体E1～E4的名称。

  UML的构成是学习UML建模语言的重中之重，UML构成主要分成三大块：
一、UML的基本构造块
  uml的基本构造块包括事物、关系和图。
  1）事物是构成模型图的基本符号，表示一些面向对象的基本概念，分为结构事物、行为事物、分组事物和注记事物。
  2）uml中类与类、类与接口以及接口与接口之间的关系总共有四种：依赖、关联、泛化和实现。
  3）uml中包括九种图分为五大类：用例图、静态图、行为图、交互图、实现图
二、UML的规则
  我们不能简单地把uml的构造块随机的摆放在一起，结构良好的模型应该在语义上自我一致，并且与所有的相关模型协调一致。uml有自己的语法和语义规则，分别是命名规则、范围、可见性、完整性和执行。
三、UML的公共机制
  uml的公共机制分别是规格说明、修饰、通用划分以及扩展机制。
  1）uml不只是一种图形语言，实际上它的图形表示法的每一部分背后都有规格说明。规格说明提供了对构造块的语法和语义上的文字叙述，uml的图形表示法用来对系统提供可视化，规格说明用来描述系统的细节。uml的规格说明提供了一个语义底版，包含了系统各模型的所有部分，并且各部分之间相互联系，保持一致。
  2）uml表示法中每一个元素都有一个基本符号，可以把各种修饰细节加到这个符号上。
  3）通用划分分为类/对象二分法和接口/实现二分法。类是一个抽象，对象是这个抽象的一个具体形式；接口声明了一个契约，而实现则表示了对该契约的具体实施，实现负责如实地实现接口的完整语义。
  4）扩展机制是对uml图示符号的扩展，包括构造型（stereotype）、标注型（tagged value）和约束（constraint）。