关系型数据模型

关系模型是由若干个关系模式组成的集合，关系模式的实例称为关系，每个关系实际上是一张二维表格。关系模型用键导航数据，其表格简单，用户只需用简单的查询语句就可以对数据库进行操作，并不涉及存储结构、访问技术等细节。SQL语言是关系数据库的代表性语言，已经得到了广泛的应用。典型的关系数据库产品有DB2、Oracle、Sybase、SQL Server等。

关系数据库是以关系模型为基础的数据库，是一种根据表、元组、字段之间的关系进行组织和访问数据的数据库，它通过若干个表来存取数据，并且通过关系将这些表联系在一起。关系数据库是目前应用最广泛的数据库。关系数据是支持关系模型的数据库，下面先介绍关系数据模型。

目前，在实际数据库系统中支持的数据模型主要有3种：层次模型（Hierarchical Model）、网状模型（Network Model）和关系模型（Relational Model）。20世纪80年代以来，计算机厂商推出的数据库管理系统几乎都是支持关系模型的数据库系统。关系模型已经占领市场主导地位。

关系模型有3个组成部分：数据结构、数据操作和完整性规则。

关系模型建立在严格的数学概念的基础上，它用二维表来描述实体与实体间的联系。下面以学生信息表（如下表所示）为例，介绍关系模型中的一些术语。

⑴关系（Relation）：对应通常所说的一张表。

⑵元组（Tuple）：表中的一行即为一个元组，可以用来标识实体集中的一个实体，表中任意两行（元组）不能相同；

⑶属性（Attribute）：表中的一列即为一个属性，给每个属性起一个名称即属性名，表中的属性名不能相同。

⑷主码（Key）：表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。

⑸域（Domain）：列的取值范围称为域，同列具有相同的域，不同的列也可以有相同的域。

⑹分量：元组中的一个属性值。

⑺关系模式：对关系的描述。可表示为：关系名（属性1，属性2，…，属性n）。例如上面的关系可以描述为：学生（学号，姓名，年龄，性别，系别）。

一个关系模型是若干个关系模式的集合。在关系模型中，实体以及实体间的联系都是用关系来表示的。例如学生、课程、学生与课程之间的多对多联系在关系模型中可以如下所示。

学生（学号，姓名，年龄，性别，系别）

课程（课程号，课程名，学分）

选修（学号，课程号，成绩）

由于关系模型概念简单、清晰、易懂、易用，并有严密的数学基础以及在此基础上发展起来的关系数据理论，简化了程序开发及数据库建立的工作量，因而迅速获得了广泛的应用，并在数据库系统中占据了统治地位。

尽管关系与传统的二维表格数据文件具有类似之处，但是它们又有区别，严格地说，关系是一种规范化的二维表格，具有如下性质。

⑴属性值具有原子性，不可分解。

⑵没有重复的元组。

⑶理论上没有行序，但是使用时有时可以有行序。在关系数据库中，关码码（简称码）是关系模型的一个重要概念，是用来标识行（元组）的一个或几个列（属性）。如果码是唯一的属性，则称为唯一码；反之由多个属性组成，则称为复合码。

码的主要类型如下。

⑴超码：在一个关系中，能唯一标识元组的属性或属性集称为关系的超码。

⑵候选码：如果一个属性集能唯一标识元组，且又不含有多余的属性，那么这个属性集称为关系的候选码。

⑶主码：如果一个关系中有多个候选码，则选择其中的一个码为关系的主码。用主码可以实现关系定义中“表中任意两行（元组）不能相同”的约束。

例如，在一个数据库图书管理系统中，可将图书明细表中的图书编号列假设是唯一的，因为图书馆管理员是通过该编号对图书进行操作的。因此，把图书编号作为主码是最佳的选择，而如果使用图书名称列作为主码则会存在问题。为此，最好创建一个单独的码将其明确地指定为主码，这种唯一标识符在现实生话中很普遍，例如，身份证号、牌照号、订单号、学生标识号和航班号等。

⑷外码：如果一个关系R中包含另一个关系S的主码所对应的属性组F，则称此属性组F为关系R的外码，并称关系S为参照关系，关系R是依赖关系。为了表示关联，可以将一个关系的主码作为属性放入另外一个关系中，第二个关系中的那些属性就称为外码。