全國計(jì)算機(jī)四級(jí)考試復(fù)習(xí)資料-數(shù)據(jù)庫

1、一、數(shù)據(jù)模型1.數(shù)據(jù)模型的三要素（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所研究的對(duì)象類型（Object Type）的集合。這些對(duì)象和對(duì)象類型是數(shù)據(jù)庫的組成成分。一般可分為兩類:一類是與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容和其它性質(zhì)有關(guān)的對(duì)象;一類是與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系有關(guān)的對(duì)象。前者如網(wǎng)狀模型中的數(shù)據(jù)項(xiàng)和記錄，關(guān)系模型中的域、屬性和關(guān)系等。后者如網(wǎng)狀模型中的關(guān)系模型（set type）。在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中，通常按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來命名數(shù)據(jù)模型，進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行分類。如層次結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和關(guān)系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型分別稱作為層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。相應(yīng)地，數(shù)據(jù)庫分別稱作為層次數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫。（2）數(shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)操作是

2、指對(duì)各種對(duì)象類型的實(shí)例（或值）所允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。在數(shù)據(jù)庫中，主要的操作有檢索和更新（包括插入、刪除、修改）兩大類。數(shù)據(jù)模型定義了這些操作的定義、語法（即使用這些操作時(shí)所用的語言）。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述，而數(shù)據(jù)操作是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的描述。兩者既有聯(lián)系，又有區(qū)別。（3）數(shù)據(jù)的約束條件 數(shù)據(jù)的約束條件是完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是指在給定的數(shù)據(jù)模型中，數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約條件和依存條件，用以限制符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，確保數(shù)據(jù)的正確性、有效性和一致性。2.概念模型數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。每個(gè)DBMS軟件都是基于某種數(shù)據(jù)模型的

3、。為了把現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物或事物之間的聯(lián)系表示成DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，人們首先必須將現(xiàn)實(shí)世界的事物及其之間的聯(lián)系進(jìn)行抽象，轉(zhuǎn)換為信息世界的概念模型;然后將信息世界的概念模型轉(zhuǎn)換為機(jī)器世界的數(shù)據(jù)模型。也就是說，首先把現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對(duì)象抽象成一種信息結(jié)構(gòu)。這種信息結(jié)構(gòu)并不依賴于具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和DBMS。然后，再把概念模型轉(zhuǎn)換為某一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上某一DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型。因此，概念模型是從現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次?，F(xiàn)實(shí)世界的事物反映到人的大腦之中，然后人們開始認(rèn)識(shí)這些事物，經(jīng)過選擇、命名、分類和組織等抽象工作之后形成概念模型，并進(jìn)入到信息世界。用戶（user） 關(guān)心的是現(xiàn)實(shí)世界中

4、的事物、事物的屬性及其相互關(guān)系。例如，用戶可能關(guān)心他的顧客及其屬性，如顧客地址、銀行帳號(hào)等等。用戶也關(guān)心自己的定貨帳目，如誰訂的貨、訂的什么和訂多少等等。系統(tǒng)分析員（analyst） 同樣也關(guān)心現(xiàn)實(shí)世界，但是系統(tǒng)分析員需要分析用戶的信息需求。作為需求分析的結(jié)果，分析員必須以文檔的形式對(duì)需求進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的描述;這個(gè)文檔就是信息模型。實(shí)體（Entity） 實(shí)體是構(gòu)成數(shù)據(jù)庫的基本元素。實(shí)體是指一個(gè)存在的東西以區(qū)別這個(gè)東西所具有的屬性和這個(gè)東西與其它東西的聯(lián)系。實(shí)體可以是人，也可以是物;可以是實(shí)際對(duì)象，也可以是概念;可以是事物本身，也可以是指事物之間的聯(lián)系。屬性（Attribute） 一個(gè)實(shí)體可以由若干

5、個(gè)屬性來刻畫。屬性是相對(duì)實(shí)體而言的，是實(shí)體所具有的特性。關(guān)鍵字（Key） 能唯一地標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性的集合稱為關(guān)鍵字（或碼）。域（Domain） 屬性的取值范圍稱作域。實(shí)體型（Entity Type） 一類實(shí)體所具有的共同特征或?qū)傩缘募戏Q為實(shí)體型。一般用實(shí)體名及其屬性來抽象地刻畫一類實(shí)體的實(shí)體型。實(shí)體集（Entity Set） 同型實(shí)體的集合叫實(shí)體集。例如，學(xué)生就是一個(gè)實(shí)體集。實(shí)體集的名即是實(shí)體型。對(duì)于學(xué)生和（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系，年級(jí)）均是實(shí)體型，而學(xué)生是對(duì)實(shí)體型（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系，年級(jí)）所起的名稱，兩者是指同一客觀對(duì)象。但本科生和研究生可以為相同實(shí)體型，而實(shí)體集不同。聯(lián)系（Relatio

6、nship） 現(xiàn)實(shí)世界的事物之間是有聯(lián)系的。一般存在兩類聯(lián)系:一是實(shí)體內(nèi)部的組成實(shí)體的屬性之間的聯(lián)系，二是實(shí)體之間的聯(lián)系。在考慮實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系時(shí)，是把屬性看作為實(shí)體。一般來說，兩個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系可分為三種:（1）一對(duì)一（11）聯(lián)系 若對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中至多有唯一的一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有一對(duì)一聯(lián)系，記作11。（2）一對(duì)多（1n）聯(lián)系 若對(duì)于實(shí)體集A中的每個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有n個(gè)實(shí)體（n0）與之聯(lián)系;反之，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B有一對(duì)多聯(lián)系，記為1n。相應(yīng)地有多對(duì)一（n1）聯(lián)系 多對(duì)

7、一聯(lián)系，從本質(zhì)上說，是一對(duì)多聯(lián)系的逆轉(zhuǎn)。其定義同一對(duì)多聯(lián)系類似，不再贅述。（3）多對(duì)多（mn）聯(lián)系 若對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有n個(gè)實(shí)體（n0）與之聯(lián)系;反之，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也有m個(gè)實(shí)體（m0）與之對(duì)應(yīng)，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有多對(duì)多聯(lián)系，記作mn。實(shí)質(zhì)上，多對(duì)多聯(lián)系是任意一種聯(lián)系。另外，同一實(shí)體集內(nèi)的各個(gè)實(shí)體間也可以有各種聯(lián)系。概念模型的表示方法最常用的是實(shí)體一聯(lián)系方法（Entity-Relationship Approach），簡(jiǎn)稱E-R方法。該方法是由P.P.S.Chen在1976年提出的。E-R方法用E-R圖來描述某一組織的概念模型。在這里僅介紹

8、E-R圖的要點(diǎn)。在E-R圖中:（1）長(zhǎng)方形框表示實(shí)體集，框內(nèi)寫上實(shí)體型的名稱。（2）用橢圓框表示實(shí)體的屬性，并用有向邊把實(shí)體框及其屬性框連接起來。（3）用菱形框表示實(shí)體間的聯(lián)系，框內(nèi)寫上聯(lián)系名，用無向邊把菱形框及其有關(guān)的實(shí)體框連接起來，在旁邊標(biāo)明聯(lián)系的種類。如果聯(lián)系也具有屬性，則把屬性框和菱形框也用無向邊連接上。3.三種主要的數(shù)據(jù)模型實(shí)際DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型主要有三種:層次模型（Hierarchical Model）網(wǎng)狀模型（Network Model）關(guān)系模型（Relational Model）其中，關(guān)系模型是當(dāng)前DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型的主流。90年代運(yùn)行的DBMS幾乎都是基于關(guān)系模型

9、的。層次模型和網(wǎng)狀模型統(tǒng)稱為非關(guān)系模型。非關(guān)系模型的結(jié)構(gòu)可以和圖論中的圖相對(duì)應(yīng)，比較直觀，但在理論上不完備，實(shí)現(xiàn)效率較低，故此目前很少用。但是最近，層次模型在研究面向?qū)ο蟮腄BMS中已得到重視。在關(guān)系模型中，數(shù)據(jù)在用戶的觀點(diǎn)中（或在用戶視圖中）的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表（Table）。關(guān)系（Relation），對(duì)應(yīng)于平常講的一張表。元組（Tuple），表中的一行。屬性（Attribute），表中的一列稱為一個(gè)屬性，給每一列起一個(gè)名，稱為屬性名。這一列或這個(gè)屬性所有可能取的值的集合稱為這個(gè)屬性的值域（Domain），值域中的一個(gè)元素叫做這個(gè)屬性的值。主關(guān)鍵字（Primary Key Attribut

10、e或Primary Key），是指能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的一個(gè)或一組屬性。分量（Attribute value），是指元組中的一個(gè)屬性值。關(guān)系模式（Relational Schema），是對(duì)關(guān)系的描述，一般用關(guān)系名（屬性名1，屬性名2，屬性名n）來表示。同層次模型和網(wǎng)狀模型相比較，關(guān)系模型具有下列特點(diǎn):（1）概念單一 在關(guān)系模型中，無論是實(shí)體還是實(shí)體之間的聯(lián)系都用關(guān)系來表示。在關(guān)系模型中，在用戶的觀點(diǎn)中，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)就是表，也只有這唯一的概念。在非關(guān)系模型中，用戶要區(qū)分記錄型與記錄型之間的聯(lián)系兩個(gè)概念;當(dāng)環(huán)境復(fù)雜時(shí)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，難以掌握。而關(guān)系模型，由于概念單一，可以變復(fù)雜為直觀、簡(jiǎn)單，易

11、學(xué)易用。（2）規(guī)范化 所謂關(guān)系規(guī)范化是指在關(guān)系模型中，每一個(gè)關(guān)系都要滿足一定的條件要求。這些條件被稱為規(guī)范條件。對(duì)于關(guān)系，一個(gè)最基本的規(guī)范條件是，要求關(guān)系中的每一個(gè)屬性（或分量）均是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng);也就是說不允許表中有表，表是不可嵌套的。（3）在關(guān)系模型中，用戶對(duì)數(shù)據(jù)的操作的輸入和輸出都是表，也就是說，用戶通過操作舊表而得到一張新表?？傊?，關(guān)系模型概念簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)清晰，用戶易學(xué)易用，有嚴(yán)格的以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的關(guān)系理論作指導(dǎo)，便于DBMS的實(shí)現(xiàn)?；陉P(guān)系的DBMS簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序員的工作，便于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)。故此，關(guān)系模型自誕生以后就得到了迅速的發(fā)展，成為應(yīng)用最為廣泛的、唯一的數(shù)據(jù)模型。二、

12、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)由外模式、模式和內(nèi)模式組成。外模式（external schema），或子模式（subschema）或用戶模式（user schema），是指數(shù)據(jù)庫用戶所看到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是用戶看到的數(shù)據(jù)視圖。模式（schema）或邏輯模式（logic schema），是數(shù)據(jù)庫中對(duì)全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特性的描述，是所有用戶所見到的數(shù)據(jù)視圖的總和。外模式是模式的一部分。內(nèi)模式（internal schema），或存儲(chǔ)模式（storage schema），或物理模式（physical schema），是指數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)的存儲(chǔ)介質(zhì)上的表示，即

13、對(duì)數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存取方式的描述。模式描述的是數(shù)據(jù)的全局的邏輯結(jié)構(gòu)，決定了DBMS的功能。外模式涉及的僅是局部的邏輯結(jié)構(gòu)，是模式的子集，是對(duì)模式的調(diào)用。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行三個(gè)層次抽象的工具。通過三級(jí)模式，把對(duì)數(shù)據(jù)的具體組織留給DBMS來完成，使得用戶能在高層次上處理數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，而不必關(guān)心數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)這三個(gè)層次這間的聯(lián)系，DBMS在溝通三級(jí)模式中提供了兩個(gè)映象:外模式-模式映象模式-內(nèi)模式映象（1）模式 模式規(guī)定了數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)據(jù)的一個(gè)邏輯表示或描述形式。模式既不同于內(nèi)模式，也不同于外模式。它比內(nèi)模式抽象，不涉及數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)介質(zhì)。它與具體的應(yīng)用程序或高級(jí)語言

14、無關(guān)。（2）外模式 外模式是個(gè)別用戶的數(shù)據(jù)視圖，即與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。（3）內(nèi)模式 內(nèi)模式是全部數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部表示或底層描述，是用來定義數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存取方式的。（4）二級(jí)映象 對(duì)于同一個(gè)模式，可以有任意多個(gè)外模式。外模式-模式的映象定義了某個(gè)外模式和模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這些映象的定義通常包含在各自的外模式中。當(dāng)模式改變時(shí)，外模式-模式的映象要做相應(yīng)的改變，以保證外模式的不變性。這是數(shù)據(jù)庫管理員（DBA）的責(zé)任。模式-內(nèi)模式的映象定義了數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。例如，字段的內(nèi)部表示等。當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，模式-內(nèi)模式的映象也須做相應(yīng)的修改，以使得模式保持不變性。這

15、仍是DBA的責(zé)任。正是由于上述二級(jí)映象的功能及其自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，使得數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具有較高的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性，從而大大地方便了用戶的使用。（5）概念模式與模式ANSI研究組于1975年2月提出一個(gè)臨時(shí)報(bào)告。1978年提出一個(gè)最終報(bào)告，稱之為ANSI/SPARC報(bào)告，簡(jiǎn)稱為SPARC報(bào)告。SPARC報(bào)告中指出，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)具有三級(jí)模式的結(jié)構(gòu)，即概念模式、外模式和內(nèi)模式。其中外模式和內(nèi)模多與上面所講的大致相當(dāng)。但SPARC報(bào)告中的概念模式是指一個(gè)組織或部門所對(duì)應(yīng)的現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)模型，即概念模型。概念模式僅描述實(shí)體及其屬性和聯(lián)系，不涉及機(jī)器世界的概念。概念模型是信息世界范疇內(nèi)的信息的結(jié)構(gòu)，而

16、模式是機(jī)器世界范疇內(nèi)的概念模型的邏輯表示。概念模型獨(dú)立于具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，甚至是和計(jì)算機(jī)無關(guān)的，是一個(gè)組織或部門的模型。常用的描述概念模式的方法是E-R方法。模式是依賴于具體的計(jì)算機(jī)及其DBMS的。模式通過三種具體模型:層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型來加以實(shí)現(xiàn)。概念模式必須轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)模型，然后才能在相應(yīng)的DBMS上實(shí)現(xiàn)。概念模型和模式都是描述信息或數(shù)據(jù)的整體結(jié)構(gòu)的，然而它們是在不同的抽象層次上加以描述的。概念模型離機(jī)器更遠(yuǎn)，形式化程度低。從遠(yuǎn)離機(jī)器的觀點(diǎn)看，概念模型更抽象些，但更接近現(xiàn)實(shí)世界。而模式描述使用的是形式化的語言-模式DDL，而概念模型描述使用的是E-R圖和一些自然語言。2.使用

17、數(shù)據(jù)庫的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)廣義地講，實(shí)際上使用數(shù)據(jù)庫的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由下列幾個(gè)部分組成的:（1）硬件部分 包括主機(jī)、外部存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和電源等。（2）軟件部分 包括操作系統(tǒng)、DBMS、編譯系統(tǒng)和應(yīng)用開發(fā)工具軟件等。（3）人員 包括數(shù)據(jù)庫管理員（Data Base Administrator-DBA），系統(tǒng)分析員（System Analyst）、應(yīng)用程序員（Application Programmer）和用戶（User）。3.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。DBMS是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護(hù)的軟件。DBMS建立在操作系統(tǒng)之上，實(shí)施對(duì)數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一管理和控制。用戶使用的各種數(shù)

18、據(jù)庫命令以及應(yīng)用程序的執(zhí)行，最終都必須通過DBMS。另外，DBMS還承擔(dān)著數(shù)據(jù)庫的安全保護(hù)工作，按照DBA所規(guī)定的要求，保證數(shù)據(jù)庫的完整性和安全性。DBMS的主要功能包括以下幾個(gè)主要方面:（1）數(shù)據(jù)庫的定義功能 DBMS通過提供數(shù)據(jù)描述語言（也稱數(shù)據(jù)定義語言）（Data Descriptive LanguageDDL）來對(duì)外模式、模式和內(nèi)模式加以描述。然后模式翻譯程序把用DDL寫的各種模式的定義源碼翻譯成相應(yīng)的內(nèi)部表示，形成相應(yīng)的目標(biāo)形式，分別叫目標(biāo)外模式、目標(biāo)模式、目標(biāo)內(nèi)模式，這些目標(biāo)模式是對(duì)數(shù)據(jù)庫的描述，而不是數(shù)據(jù)本身。（目標(biāo)）模式只刻畫了數(shù)據(jù)庫的形式或框架，而不包括數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容。這些目標(biāo)

19、模式被保存在數(shù)據(jù)字典（或系統(tǒng)目標(biāo)）之中，作為DBMS存取和管理數(shù)據(jù)的基本依據(jù)。例如，DBMS根據(jù)這些模式定義，進(jìn)行物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)的映象，進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)和用戶視圖的映象，以導(dǎo)出用戶要檢索的數(shù)據(jù)的存取方式。（2）數(shù)據(jù)操縱功能 DBMS提供數(shù)據(jù)操縱語言（Data Manipulation LanguageDML）實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的一些基本操作，如:檢索、插入、修改、刪除和排序等等。DML有兩類:一類是嵌入主語言的，如嵌入到C或COBOL等高級(jí)語言中。這類DML語言本身不能單獨(dú)使用，故此稱為宿主型的DML或嵌入式DML。另一類是非嵌入式語言（包括交互式命令語言和結(jié)構(gòu)化語言），它的語法簡(jiǎn)單，可以獨(dú)立

20、使用，由單獨(dú)的解釋或編譯系統(tǒng)來執(zhí)行，所以一般稱為自主型或自含型的DML。命令語言是行結(jié)構(gòu)語言，單條執(zhí)行。結(jié)構(gòu)化語言是命令語言的擴(kuò)充或發(fā)展，增加了程序結(jié)構(gòu)描述或過程控制功能，如循環(huán)、分支等功能。命令語言一般逐條解釋執(zhí)行。結(jié)構(gòu)化語言可以解釋執(zhí)行，也可以編譯執(zhí)行?，F(xiàn)在DBMS一般均提供命令語言的交互式環(huán)境和結(jié)構(gòu)環(huán)境兩種運(yùn)行方式，供用戶選擇。DBMS控制和執(zhí)行DML語句（或DML程序），完成對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作。對(duì)于自主型的結(jié)構(gòu)化的DML，DBMS通常采用解釋執(zhí)行的方法，但也有編譯執(zhí)行的方法，而且編譯執(zhí)行的越來越多。另外，很多系統(tǒng)同時(shí)設(shè)有解釋和編譯兩種功能，由用戶選其一。對(duì)于嵌入型或縮主型DML，DBMS一

21、種提供兩種方法:預(yù)編譯方法。修改和擴(kuò)充主語言編譯程序（亦稱增強(qiáng)編譯方法）。預(yù)編譯方法是，由DBMS提供一個(gè)預(yù)處理程序，對(duì)源程序進(jìn)行語法掃描，識(shí)別出DML語句，并把這些語句轉(zhuǎn)換成主語言中的特殊調(diào)用語句。主語言必須和DML有調(diào)用接口。這樣在連接形成目標(biāo)時(shí)和主語言語句一起形成可執(zhí)行的目標(biāo)。（3）數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理 數(shù)據(jù)庫運(yùn)行期間的動(dòng)態(tài)管理是DBMS的核心部分，包括并發(fā)控制、存取控制（或安全性檢查、完整性約束條件的檢查）、數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的維護(hù)（如索引、數(shù)據(jù)字典的自動(dòng)維護(hù)等）、緩沖區(qū)大小的設(shè)置等等。所有的數(shù)據(jù)庫操作都是在這個(gè)控制部分的統(tǒng)一管理下，協(xié)同工作，以確保事務(wù)處理的正常運(yùn)行，保證數(shù)據(jù)庫的正確性、安全性和有

22、效性。（4）數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能 數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)包括初始數(shù)據(jù)的裝入、數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲(chǔ)或后備功能、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)功能、數(shù)據(jù)庫的重組織功能和性能分析等功能，這些功能一般都由各自對(duì)應(yīng)的實(shí)用功能子程序來完成。DBMS隨軟件產(chǎn)品和版本不同而有所差異。通常大型機(jī)上的DBMS功能最全，小型機(jī)上的DBMS功能稍弱點(diǎn)，微機(jī)上的DBMS更弱些。但是，目前，由于硬件性能和價(jià)格的改進(jìn)，微機(jī)上的DBMS功能越來越全。 三、關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL1.SQL概述SQL的英語名稱是結(jié)構(gòu)查詢語言（Structured Query Language）實(shí)際上它的功能包括查詢（Query）、操縱（Manipulation）、定義（

23、Definition）和控制（Control）四個(gè)方面，是一個(gè)綜合的、通用的、功能極強(qiáng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言。SQL支持?jǐn)?shù)據(jù)庫的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)。2.SQL的數(shù)據(jù)定義功能SQL的數(shù)據(jù)定義功能包括三部分:定義基本表，定義視圖和定義索引。它們是:CREATE TABLE CREATE VIEW CREATE INDEX DROP TABLE DROP VIEW DROP INDEX SQL的數(shù)據(jù)定義功能可用于定義和修改模式（如基本表），定義外模式（如視圖）和內(nèi)模式（如索引）。3.基本表的定義與刪除定義基本表的語句格式為:CREATE TABLE表名 （列名1 類型NOT NULL，列名2類型NOT NULL

24、）其他參數(shù);其中，任選項(xiàng)“其它參數(shù)”是與物理存儲(chǔ)有關(guān)的參數(shù)。根據(jù)具體系統(tǒng)的不同而不同。刪除基本表的語句為:DROP TABLE表名;刪除索引的語句為:DROP INDEX索引名;刪除索引的同時(shí)把有關(guān)索引的描述也從數(shù)據(jù)字典中刪去。但表的內(nèi)涵仍存在且其數(shù)據(jù)外延內(nèi)容不變。把一個(gè)基本表的定義連同表上所有的記錄、索引以及由此基本表導(dǎo)出的所有視圖全部都刪除，并釋放相應(yīng)的存儲(chǔ)空間。4.索引的建立與刪除對(duì)一個(gè)基本表，可以根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的需要建立若干索引，以提供多種存取方式。通常，索引的建立和刪除由DBA或表的主人（即建立表的人）負(fù)責(zé)。用戶不必也不能在存取數(shù)據(jù)時(shí)選擇索引。存取路徑的選擇由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行。索引的描述存

25、放在數(shù)據(jù)字典中。建立索引的語句格式為:CREATEUNIQUE INDEX索引名ON基本表名（列名次序，列名次序）其他參數(shù);這里的任選項(xiàng)其他參數(shù)是與物理存儲(chǔ)有關(guān)的參數(shù)。索引可以建在一列或幾列上。圓括號(hào)內(nèi)是索引列的順序說明表。其中的任選項(xiàng)次序，指定了索引值排序的次序?？扇SC（升序）或DESC（降序）。缺省值為升序。UNIQUE表示每一索引值只對(duì)應(yīng)唯一的數(shù)據(jù)記錄。5.SQL的數(shù)據(jù)操縱功能SQL的數(shù)據(jù)操縱功能包括SELECT，INSERT，DELETE和UPDATE四個(gè)語句，即檢索和更新（包括增、刪、改）兩部分工能。檢索就是查詢。SQL更新語句SQL的更新語句包括修改，刪除和插入三類語句。修改（

26、UPDATE）（亦稱為更新）修改語句的一般格式為:UPDATE表名SET字段=表達(dá)式，字段=表達(dá)式WHERE謂詞;修改指定表中滿足謂詞（或條件）的元組，把這些元組按SET子句中的表達(dá)式修改相應(yīng)屬性或字段上的值。刪除（DELETE）刪除語句一般格式為:DELETE FROM表名WHERE謂詞;從指定表中刪除滿足謂詞的那些記錄。沒有WHERE子句時(shí)表示刪去此表中的全部記錄，但此表的定義仍在數(shù)據(jù)字典中，只是一個(gè)空表。DELETE只對(duì)表外延操作，不對(duì)內(nèi)涵操作。插入（INSERT）插入語句的一般格式為:INSERT INTO表名（字段名，字段名）valueS（常量，常量）;或INSERTINTO表名（字

27、段名，字段名）子查詢;第一種格式把一個(gè)新記錄插入指定的表中。第二種格式把子查詢的結(jié)果插入表中。若表中有些字段在插入語句中沒有出現(xiàn)，則這些字段上的值取空值NULL。當(dāng)然在表定義中說明了NOT NULL的字段在插入時(shí)不能取NULL。若插入語句中沒有指出字段名，則新記錄必須在每個(gè)字段上均有值。6.視圖視圖是從一個(gè)或幾個(gè)基本表（或視圖）導(dǎo)出的表。某一用戶可以定義若干視圖。因此對(duì)某一用戶而言，按ANSI/SPARC報(bào)告的觀點(diǎn)，他的外模式是由若干基本表和若干視圖組成的。視圖和基本表不同，視圖是一個(gè)虛表，即視圖所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)不實(shí)際存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫中只存儲(chǔ)視圖的定義（存在數(shù)據(jù)字典中）。視圖一經(jīng)定義就可以和

28、基本表一樣被查詢、被刪除（DROP），也可以用來定義新的視圖，但更新（增、刪、改）操作將有一定限制。視圖可以理解成一個(gè)數(shù)據(jù)庫，只有內(nèi)涵保存在數(shù)據(jù)庫字典中，而無外延存儲(chǔ);其外延是在使用時(shí)動(dòng)態(tài)地生成的或計(jì)算出來的。（1）視圖的定義與刪除SQL建立視圖的語句格式為:CREATE VIEW視圖名（字段名，字段名） AS子查詢WITH CHECK OPTION謂詞;視圖可以刪除，語句格式為:DROP VIEW視圖名;視圖的定義就從數(shù)據(jù)字典中刪除。由此視圖導(dǎo)出的其它視圖也將自動(dòng)被刪除。若導(dǎo)出此視圖的基本表刪除了，則此視圖也將自動(dòng)刪除。（2）視圖的查詢語句視圖定義后，用戶可以如同基本表那樣對(duì)視圖查詢。（3）

29、視圖的更新語句對(duì)視圖的更新最終要轉(zhuǎn)換成對(duì)基本表的更新（這里的更新，指INSERT，UPDATE和DELETE三類操作）。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，并非所有的視圖都是可更新的，也就是說，有些視圖的更新不能唯一地有意義地轉(zhuǎn)換成對(duì)基本表的更新。（4）視圖的優(yōu)點(diǎn)視圖的概念具有很多優(yōu)點(diǎn)，主要有:（1）視圖對(duì)于數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)造提供了一定程度的邏輯獨(dú)立性;（2）簡(jiǎn)化了用戶觀點(diǎn);（3）視圖機(jī)制使不同的用戶能以不同的方式看待同一數(shù)據(jù);（4）視圖機(jī)制對(duì)機(jī)密數(shù)據(jù)提供了自動(dòng)的安全保護(hù)功能。7.SQL的數(shù)據(jù)控制功能SQL數(shù)據(jù)控制功能是指控制用戶對(duì)數(shù)據(jù)的存取權(quán)力。某個(gè)用戶對(duì)某類數(shù)據(jù)具有何種操作權(quán)力是由DBA決定的。這是個(gè)政策問題而不

30、是技術(shù)問題。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能是保證這些決定的執(zhí)行。為此它必須能:（1）把授權(quán)的決定告知系統(tǒng)，這是由SQL的GRANT和REVOKE語句來完成的。（2）把授權(quán)的結(jié)果存入數(shù)據(jù)字典。（3）當(dāng)用戶提出操作請(qǐng)求時(shí)，根據(jù)授權(quán)情況進(jìn)行檢查，以決定是執(zhí)行操作請(qǐng)求還是拒絕之。授權(quán)語句的一般格式為:GRANT權(quán)力，權(quán)力ON對(duì)象類型對(duì)象名 TO用戶，用戶，WITH GRANT OPTION;對(duì)不同類型的操作對(duì)象可有不同的操作權(quán)力。（1）對(duì)基本表、視圖及其字段的操作權(quán)力有查詢、插入、更新、刪除以及它們的總和ALL PRIVILEGE。（2）對(duì)基本表的操作權(quán)力還有修改（ALTER）和建立索引（INDEX）。（3）對(duì)

31、數(shù)據(jù)庫的操作權(quán)力有建立表（CREATETAB）。某用戶有了此權(quán)力就可以使用Create table建立基本表。稱他為表的主人，擁有對(duì)此表的一切操作權(quán)力。（4）對(duì)表空間的權(quán)力有使用（USE）數(shù)據(jù)庫空間存儲(chǔ)基本表的權(quán)力。（5）系統(tǒng)權(quán)力有建立新數(shù)據(jù)庫（CREATEDBA）的權(quán)力。GRANT語句中的任選項(xiàng)WITH GRANT OPTION的作用是使獲得某種權(quán)力的用戶可以把權(quán)力再授予別的用戶。8.嵌入式SQL把SQL嵌入主語言使用時(shí)必須解決三個(gè)問題:（1）區(qū)分SQL語句與主語言語句。這是通過在所有的SQL語句前加前綴EXEC SQL來解決的。SQL語句結(jié)束標(biāo)志隨主語言不同而不同，如PL/1用分號(hào)（;），

32、COBOL用EMD-EXEC來表示。SQL語句首先由預(yù)編譯程序加以處理，轉(zhuǎn)換為主語言編譯程序能夠識(shí)別的形式，然后交主語言編譯程序進(jìn)一步處理。（2）數(shù)據(jù)庫工作單元和程序工作單元之間的通信。SQL語句中可以使用主語言的程序變量（簡(jiǎn)稱主變量），這些變量名前加冒號(hào)（:）作標(biāo)志，以區(qū)別地字段名，程序中使用的任何表（基本表或視圖）都要用EXEC SQL DECLARE語句加以說明。一則使程序更加清晰，二則使預(yù)編譯程序能作某些語法檢查。SQL語句執(zhí)行后，系統(tǒng)要反饋給應(yīng)用程序若干信息，這些信息送到SQL的通信區(qū)SQL CA。SQL CA用語句EXEC SQL INCLUDE加以定義。在SQL CA中有一個(gè)狀態(tài)

33、指示字段SQL CODE。當(dāng)SQL CODE為零時(shí)，表示SQL語句執(zhí)行成功，否則返回一個(gè)錯(cuò)誤代碼（負(fù)值）或警告信息（正值）。程序員應(yīng)該在每個(gè)SQL語句之后測(cè)試SQL CODE的值，以便處理各種情況。（3）一個(gè)SQL語句原則上可產(chǎn)生或處理一組記錄，而主語言一次只能處理一個(gè)記錄，為此必須協(xié)調(diào)兩種處理方式。這是用游標(biāo)（Cursor）來解決的。下面首先討論不需要游標(biāo)的DML語句，然后討論使用游標(biāo)的DML語句。9.不用游標(biāo)的DML語句不需要游標(biāo)的DML語句有:查詢結(jié)果為單記錄的SELECT語句UPDATE（除了CURRENT形式的UPDATE）語句DELETE（除了CURRENT形式的DELETE）語句

34、INSERT語句（1）查詢結(jié)果為單記錄的SELECT語句這類語句的一般格式是:（主語言為PL/1）EXEC SQL SELECT目標(biāo)列INTO主變量空值標(biāo)志FROM基本表（或視圖）WHERE條件表達(dá)式;SELECT語句從數(shù)據(jù)庫中找到符合條件的記錄，把結(jié)果放到主變量中。（2）UPDATE語句（3）DELETE語句（4）INSERT語句10.使用游標(biāo)的DML語句一般情況下SELECT語句的查詢結(jié)果是記錄的集合而不是單個(gè)記錄，為此需要用游標(biāo)機(jī)制作為橋梁，把集合操作轉(zhuǎn)換為單記錄處理。與游標(biāo)有關(guān)的語句有四個(gè):（1）定義游標(biāo)。游標(biāo)是與某一查詢結(jié)果相聯(lián)系的符號(hào)名。用DECLARE語句定義。這是一個(gè)說明語句。

35、與游標(biāo)相對(duì)應(yīng)的SELECT語句這時(shí)并不執(zhí)行。（2）打開（OPEN）游標(biāo)。打開游標(biāo)語句使游標(biāo)處于活動(dòng)狀態(tài)。與游標(biāo)相應(yīng)的查詢語句被執(zhí)行。游標(biāo)指向查詢結(jié)果集中的第一個(gè)記錄之前。（3）推進(jìn)（FETCH）游標(biāo)。把游標(biāo)向前推進(jìn)一個(gè)記錄，并把游標(biāo)指向的當(dāng)前記錄中的字段值取出，放到INTO子句后相應(yīng)的主變量中。FETCH語句常常用于循環(huán)，以借助主語言功能逐一處理結(jié)果集中的數(shù)據(jù)。（4）關(guān)閉（CLOSE）游標(biāo)。關(guān)閉游標(biāo)，使它不再和原來的查詢結(jié)果相聯(lián)系。關(guān)閉了的游標(biāo)可以再次被打開，與新的查詢結(jié)果集相聯(lián)系。使用CURRENT形式的UPDATE和刪除語句應(yīng)注意:（1）若游標(biāo)定義中的SELECT語句帶有UNION或ORD

36、ER BY子句，或者這個(gè)SELECT語句相當(dāng)于定義了一個(gè)不可更新的視圖，則不能用這兩個(gè)更新語句。（2）若使用CURRENT形式的UPDATE語句，則游標(biāo)定義中要包括FOR UPDATE子句，指出更新的字段（SET子句中使用的字段）。因此，游標(biāo)定義語句的一般格式為:EXEC SQL DECLARE游標(biāo)名CURSOR FOR子查詢UNION子查詢FOR UPDATE OF字段名，字段名|ORDER-BY-子句; 11.SQL的事務(wù)處理功能（1）事務(wù)處理的概述所謂事務(wù)（Transaction）是指一系列動(dòng)作的組合，這些動(dòng)作被當(dāng)作一個(gè)整體來處理。這些動(dòng)作或者相繼都被執(zhí)行，或者什么也不做。在數(shù)據(jù)庫中，一

37、個(gè)動(dòng)作是指一個(gè)SQL語句。事務(wù)是一組SQL語句組成的一個(gè)邏輯單位。要么這些SQL語句全部被按順序正確執(zhí)行，要么在某SQL語句執(zhí)行失敗時(shí)，按照用戶要求，取消已執(zhí)行的SQL語句對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的修改?；蛘咭词聞?wù)中SQL語句都被正確執(zhí)行，完成該事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的所有操作;或者要么相當(dāng)于一條SQL語句也未執(zhí)行，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)未做任何改動(dòng)。（2）SQL語言的事務(wù)處理語句SQL語言有3條語句用于事務(wù)處理，它們是:（1）Commit語句，對(duì)于正確執(zhí)行了的事務(wù)進(jìn)行提交，進(jìn)行提交即對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的修改永久化。同時(shí)還釋放事務(wù)和封鎖，標(biāo)志該事務(wù)結(jié)束。（2）Save point語句，定義事務(wù)中的一個(gè)回滾保留點(diǎn)，它是事務(wù)

38、恢復(fù)時(shí)的一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)。（3）rollback語句，無論事務(wù)執(zhí)行的當(dāng)前位置在哪里，該語句的執(zhí)行要么取消事務(wù)執(zhí)行以來對(duì)數(shù)據(jù)庫的全部修改，要么取消至某個(gè)指定回滾點(diǎn)后對(duì)數(shù)據(jù)庫的全部修改。釋放自保留點(diǎn)之后的全部表或行的封鎖（沒有保留點(diǎn)，相當(dāng)于回滾到事務(wù)開始處，終止該事務(wù)）。事務(wù)的恢復(fù)（回滾）是根據(jù)事務(wù)執(zhí)行前保存下的當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)庫狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。一遇到rollback語句，就將數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)恢復(fù)到原來的狀態(tài)，相當(dāng)于撤消事務(wù)中已執(zhí)行了的SQL語句。四、數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)不同于一般文件系統(tǒng)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是各種記錄型之間彼此有聯(lián)系，數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)化的。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)不僅涉及每種記錄型的記錄如何存儲(chǔ)

39、，而且要使數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)反映各種記錄型之間的聯(lián)系。在DB多級(jí)模式中引入內(nèi)模式（存儲(chǔ)模式）的主要目的是使模式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述同它的存儲(chǔ)表示的描述分開，以致DBA為了協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)庫性能而對(duì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方法進(jìn)行修改時(shí)，可不必修改模式，以提高數(shù)據(jù)庫的物理獨(dú)立性。在各個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，對(duì)內(nèi)模式的定義功能各不相同。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中有些DDL語句可影響數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。在DBMS中各級(jí)模式的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是恒定的或唯一的，而數(shù)據(jù)庫內(nèi)容（或其記錄）的存儲(chǔ)方式是不唯一的。數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接影響系統(tǒng)的性能。在存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中主要是涉及存儲(chǔ)記錄的設(shè)計(jì)。存儲(chǔ)記錄與概念記錄之間具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，如果存儲(chǔ)記錄與概念記錄之間

40、具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，在這種情況下存儲(chǔ)記錄的設(shè)計(jì)就比較簡(jiǎn)單，不需要進(jìn)一步討論。概念記錄是指在邏輯結(jié)構(gòu)中的記錄。但當(dāng)一個(gè)概念記錄對(duì)應(yīng)多個(gè)不同類型的存儲(chǔ)記錄時(shí)，存在如何設(shè)計(jì)存儲(chǔ)記錄的問題。對(duì)于這樣的概念記錄，其存儲(chǔ)記錄可以有以下幾種設(shè)計(jì):1.順序組織將存儲(chǔ)記錄設(shè)計(jì)成與概念記錄一一對(duì)應(yīng)，按SNO大?。ɑ虬从涗浀絹恚┑捻樞?qū)⒂涗浗M成一個(gè)順序組織的文件。這樣組織的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是會(huì)浪費(fèi)存儲(chǔ)空間。2.順序帶鏈的組織順序帶鏈組織允許記錄中帶有指針（Pointer），這樣可以大大節(jié)省存儲(chǔ)空間。3.帶次關(guān)鍵字索引的順序組織為了適應(yīng)對(duì)多項(xiàng)內(nèi)容的檢索，可以建立索引文件，上述組織可改為帶次關(guān)鍵字索引的順序組織。4.

41、多表組織在次關(guān)鍵字索引中，由于一個(gè)次關(guān)鍵字值對(duì)應(yīng)于多個(gè)記錄值，它們的個(gè)數(shù)是不固定的，所以對(duì)應(yīng)的指針數(shù)目是可變的。這種可變性給管理帶來困難，為了解決這個(gè)困難，引入了多表組織。多表組織的實(shí)現(xiàn)思想比較簡(jiǎn)單，在索引中多個(gè)指針分散存放在每個(gè)記錄值中，索引項(xiàng)中的指針指向第一個(gè)記錄，在第一個(gè)記錄中的指針指向第二個(gè)記錄等等。5.完全倒排組織在一個(gè)記錄型中，對(duì)主關(guān)鍵字以外的數(shù)據(jù)項(xiàng)都建立索引，這樣的組織稱之為完全倒排組織。6.Hash定址組織對(duì)于每一個(gè)存儲(chǔ)記錄值存放在數(shù)據(jù)庫的什么地方，可通過對(duì)該記錄的主關(guān)鍵字值的雜湊函數(shù)計(jì)算得出。這種組織為Hash定址組織。雜湊函數(shù)種類很多，如質(zhì)數(shù)除余法、基數(shù)轉(zhuǎn)換法、平方取中法、

42、折疊法、位移法及各位數(shù)字分析法等等。關(guān)鍵是如何選擇一個(gè)雜湊函數(shù)，盡可能避免發(fā)生碰撞。對(duì)于不同的主關(guān)鍵字值通過計(jì)算而得到同一個(gè)地址的映象，稱之為碰撞。7.聯(lián)系的存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，通過外來關(guān)鍵字（Foreign Key）來表示概念記錄之間的聯(lián)系。例如，為了表達(dá)學(xué)生和學(xué)校的聯(lián)系，可以在學(xué)生記錄中增加外來關(guān)鍵字“學(xué)校號(hào)”來表示聯(lián)系。五、關(guān)系數(shù)據(jù)庫1.表格表格（或簡(jiǎn)稱表）表示了用戶的特定類型（Type）的一些實(shí)體。表頭由一些屬性名（Attribute Name）組成，每個(gè)屬性名對(duì)應(yīng)于一列。在表上屬性名必須唯一，不允許重名。表體是由一些行或元組（tuple）、或記錄（record）組成。一個(gè)元組對(duì)應(yīng)于傳

43、統(tǒng)的文件結(jié)構(gòu)中的一個(gè)記錄，一個(gè)記錄含有若干個(gè)域（field）用以存儲(chǔ)屬性值（Attribute value）。一個(gè)元組對(duì)應(yīng)于一個(gè)“用戶”實(shí)體的出現(xiàn)（occurrence）。表體中每一行和某一列的交叉點(diǎn)（相當(dāng)于記錄中的域）上保存一個(gè)屬性值。這個(gè)屬性值叫做這一行（或這個(gè)實(shí)體出現(xiàn)）的相應(yīng)屬性值。表體中每一列可以保存的值對(duì)應(yīng)于某種屬性類型（Type of Attribute），也就是說，這一列的屬性值只能取這個(gè)屬性類型的值。某個(gè)屬性所能取的所有值的集合叫做這個(gè)屬性的值域（Domain of Attribute）。類型和值域的對(duì)應(yīng)關(guān)系是一對(duì)多的。一個(gè)類型有一個(gè)值域，但一個(gè)值域可以作為多個(gè)類型，基名稱不同

44、，但實(shí)質(zhì)上值域一樣。實(shí)際上，類型是對(duì)值域的命名。能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的屬性稱之為關(guān)鍵屬性（Primary Key Attribute）或簡(jiǎn)稱為主關(guān)鍵字（Primary Key）。主關(guān)鍵字有時(shí)是由多個(gè)屬性組成的，此時(shí)的主關(guān)鍵字叫做組合關(guān)鍵字（Concatenated primary Key）。有的時(shí)候，表中必須由一些組合的主關(guān)鍵字才能唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組，也就是說，不存在能作關(guān)鍵字的一個(gè)屬性。這時(shí)為了方便，往往引入一個(gè)附加的屬性并稱之為外來關(guān)鍵字（Foreigh Key）來作主關(guān)鍵字。外來關(guān)鍵字為以后檢索和查詢帶來了方便，但也增加了信息冗余。2.表名、表頭和表體表名、表頭和表體在關(guān)系模型中具有不同的

45、作用或功能，因而也具有完全不同的性質(zhì)。表頭是一個(gè)屬性的集合，它規(guī)定了表的結(jié)構(gòu)。表體是一個(gè)特殊的集體，稱作為關(guān)系（relation）?！瓣P(guān)系模型”中的“關(guān)系”一詞就是指表體中的這個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，表名對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)庫名（或關(guān)系名），表頭對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)描述（或結(jié)構(gòu)描述），表體對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)庫。表體是數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容及數(shù)據(jù)庫操作的對(duì)象。另外，有兩個(gè)概念必須加以強(qiáng)調(diào):型（type）和值或出現(xiàn)（occurence）。表頭定義了實(shí)體（或元組）的型，也就是說規(guī)定了實(shí)體（或元組）的值域。而表體則給出了實(shí)體（或元組）的出現(xiàn)。出現(xiàn)是型中的一個(gè)值。3.關(guān)系的數(shù)學(xué)定義關(guān)系模型是建立在集合論（Set Theory）的基礎(chǔ)之上

46、的?，F(xiàn)在，開始用集合論的術(shù)語來嚴(yán)格地定義數(shù)學(xué)上的關(guān)系，即給出關(guān)系的數(shù)學(xué)定義。定義1 域（Domain）是值（value）的集合。4.關(guān)系模型關(guān)系模型由三部分組成:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（即關(guān)系）、關(guān)系操作、關(guān)系的完整性。下面將對(duì)這三個(gè)部分進(jìn)行分別的討論。（1）單一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系 在關(guān)系模型中，無論是實(shí)體還是實(shí)體之間的聯(lián)系均由單一的類型結(jié)構(gòu)關(guān)系來表示。在前面，已給出了關(guān)系和域的數(shù)學(xué)定義，介紹了n元關(guān)系、元組和屬性等概念。下面介紹關(guān)鍵字、關(guān)系模式和關(guān)系數(shù)據(jù)庫等一些基本概念。關(guān)鍵字 關(guān)系中的某一組屬性，若其值可以唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組，則稱該屬性組為一個(gè)候選關(guān)鍵字（Candidate Key）。若一個(gè)關(guān)系有多個(gè)候選關(guān)

47、鍵字，則可以任選其中一個(gè)作為主關(guān)鍵字（Primary Key）。主關(guān)鍵字中的諸屬性被稱為主屬性。關(guān)系模式 關(guān)系的描述稱為關(guān)系模式。它包括:關(guān)系名、組成關(guān)系的諸屬性名、屬性到域的映象、屬性間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系等等。所以，關(guān)系模式由關(guān)系名、諸屬性名和屬性到域的映象三個(gè)部分組成，關(guān)系模式通常簡(jiǎn)記為R（A 1 ，A 2 ，A n ），其中R是關(guān)系名，A 1 ，A 2 ，A n 為諸屬性名。屬性到域的映象一般通過指定屬性的類型和長(zhǎng)度來說明。某個(gè)關(guān)系模式在某一時(shí)刻所具有的狀態(tài)是指關(guān)系的外延，即元組的集合。關(guān)系的外延內(nèi)容有時(shí)簡(jiǎn)稱為關(guān)系。但關(guān)系模式和關(guān)系的內(nèi)容有時(shí)也統(tǒng)稱為關(guān)系。讀者可以從上下文中區(qū)別其確切的含義。

48、形象地說，關(guān)系模式是關(guān)于表名和表頭的描述，而關(guān)系的內(nèi)容是表體。關(guān)系數(shù)據(jù)庫 在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，要分清型和值兩個(gè)基本概念。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的型是指數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)描述，它包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫名、若干屬性的定義，以及這些屬性上的若干關(guān)系關(guān)系模式。亦稱為數(shù)據(jù)庫的內(nèi)涵（Intension），數(shù)據(jù)庫的值亦稱為數(shù)據(jù)庫的外延。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，內(nèi)涵是比較穩(wěn)定的，它規(guī)定了外延的取值范圍。而外延卻是隨時(shí)間變化的。這和在一般的形式邏輯中外延和內(nèi)涵一一對(duì)應(yīng)有所區(qū)別。此處外延是指任意一個(gè)滿足內(nèi)涵的集合，而不一定恒指滿足內(nèi)涵的最大的一個(gè)集合。關(guān)系模式（即內(nèi)涵）是穩(wěn)定的;而關(guān)系的內(nèi)容，即外延，卻是隨時(shí)間動(dòng)態(tài)的變化而變化的。數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)（即模式

49、）是穩(wěn)定的;而數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)內(nèi)容卻在不斷地更新。（2）關(guān)系操作 關(guān)系模型規(guī)定了關(guān)系操作的功能和特點(diǎn)，但不對(duì)DBMS語言的語法做出具體的規(guī)定。關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言的主要特點(diǎn)（或優(yōu)點(diǎn)）是其高度的非過程化（Non-procedureae）或者說明性（declarative）。關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言的語句是透明的。用戶只須知道語句做什么，而不須知道怎么做的。Codd在其早期的文章中，引入了8種基本的操作:并（Union）交（Intersection）差（Difference）笛卡爾乘積（Cartesian Product）限制（Restrictions）投影（Projection）連接（Join）除（Divisio

50、n）這些操作都是對(duì)關(guān)系的內(nèi)容或表體實(shí)施操作的，得到的結(jié)果仍為關(guān)系。注意，這些操作只是基本的操作，而不是不再可分的原始（Primitive）操作，例如，Join，Intersection和Division可以由其它五種操作合成。但是，把它們?nèi)齻€(gè)也作為基本操作使用起來很方便。另外，Codd并沒說上述8種操作就是關(guān)系數(shù)據(jù)庫只能有的8種操作。實(shí)際上，上述8種操作僅僅是作為最小的DML操作的基礎(chǔ)部分，并且也還未考慮到DDL的需求。SQL支持的操作多于上述8種DML操作，而且SQL還支持DDL操作。關(guān)系操作的特點(diǎn)是集合操作，即操作的對(duì)象和結(jié)果都是集合。這種操作方式也稱為一次一集合（set-at-a-tim

51、e）方式。而非關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫的操作方式則為一次一記錄（record-at-a-time）方式。關(guān)系操作可以用兩種方式來表示:代數(shù)方式，即關(guān)系代數(shù)邏輯方式，即關(guān)系演算而關(guān)系演算又進(jìn)一步分為元組關(guān)系演算和域關(guān)系演算。已經(jīng)證明，這些表示方式在功能上是相互等價(jià)的。一般選其一即可。 （3）關(guān)系模型的三類完整性 關(guān)系模型的三類完整性是:實(shí)體完整性（Entity Integrity）參照完整性（Referential Integrity）用戶定義的完整性（User Defined Integrity）其中，實(shí)體完整性和參照完整性是任何關(guān)系模型都必須滿足的完整性約束條件，應(yīng)該由關(guān)系數(shù)據(jù)庫DBMS自動(dòng)支持。而

52、用戶定義的完整性的支持是由DBMS提供完整性定義設(shè)施（或機(jī)制），可以隨DBMS商品軟件不同而有所變化。實(shí)體完整性是指:若屬性A是基本關(guān)系R的主關(guān)鍵字的屬性（即主屬性），則屬性A不能取空值（NULL）。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中有各種關(guān)系，如基本關(guān)系（常稱為基本表）、查詢表、視圖表等等。基本表是指實(shí)際存在的表，它是實(shí)際存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯表示。查詢表是指和查詢結(jié)果相對(duì)應(yīng)的表。而視圖表是由基本表或視圖表導(dǎo)出的表，是虛表，不對(duì)應(yīng)實(shí)際存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。實(shí)體完整性是針對(duì)基本關(guān)系的。空值是指“不知道”或者“無意義的”或“不屬于定義域”值?？罩狄浴癗ULL”表示。對(duì)于實(shí)體完整性作如下說明:（1）一個(gè)基本關(guān)系通常對(duì)應(yīng)于現(xiàn)實(shí)世界中的一

53、個(gè)實(shí)體集。例如學(xué)生關(guān)系對(duì)應(yīng)于學(xué)生實(shí)體集。基本關(guān)系不是由其它關(guān)系生成的關(guān)系?；娟P(guān)系是本原（Primitive），是定義復(fù)雜關(guān)系的出發(fā)點(diǎn)。（2）現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體是可區(qū)分的，即實(shí)體具有某種唯一性的標(biāo)識(shí)。（3）在關(guān)系模型中由主關(guān)鍵字作為滿足唯一性的標(biāo)識(shí)。（4）主關(guān)鍵字中屬性不能取空值。因?yàn)槿糁麝P(guān)鍵字中某屬性取空值，則意味著某個(gè)實(shí)體不可標(biāo)識(shí);而這和（2）相矛盾。參照完整性是指:若基本關(guān)系R中含有另一個(gè)基本關(guān)系S的主關(guān)鍵字K S 所對(duì)應(yīng)的屬性組F（F稱為R的外部關(guān)鍵字（external keys），則在關(guān)系R中的每個(gè)元組中的F上的值必須滿足:或者取空值（即F中的每個(gè)屬性的值均為空值）;或等于S中某個(gè)元組

54、的主關(guān)鍵字的值?；娟P(guān)系R和S不一定是不同的關(guān)系。外部關(guān)鍵字也稱為外來關(guān)鍵字。例如，某數(shù)據(jù)庫中有職工關(guān)系EMP（職工號(hào)，姓名，部門號(hào)）和部門關(guān)系DEPT（部門號(hào)，部門名稱）為兩個(gè)基本關(guān)系。關(guān)系EMP的主關(guān)鍵字為“職工號(hào)”，DEPT的主關(guān)鍵字為“部門號(hào)”在EMP中，“部門號(hào)”是EMP的外部關(guān)鍵字。故此，在EMP中的每個(gè)元組中“部門號(hào)”的值只有兩種可能性:取空值。這說明這個(gè)職工尚未分到某個(gè)部門;或取非空值。這時(shí)“部門號(hào)”的值必須是DEPT中某個(gè)元組中的“部門號(hào)”的值。這說明一個(gè)職工不可能被分配到一個(gè)不存在的部門。也就是說，被參照的關(guān)系DEPT中一定存在一個(gè)元組，該元組的關(guān)鍵字的值等于EMP中某元組

55、的外部關(guān)鍵字的值。實(shí)體完整性和參照完整性是針對(duì)任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)庫的一般性原則。用戶定義的完整性針對(duì)某一具體的數(shù)據(jù)庫的約束條件。條件是由現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用環(huán)境決定的。它涉及到某一具體的應(yīng)用中的數(shù)據(jù)所必須滿足的語義要求。關(guān)型模型的DBMS應(yīng)提供定義和檢驗(yàn)這類完整性條件的機(jī)制，以使用統(tǒng)一的方法來自動(dòng)地處理它們而不要求應(yīng)用程序員來承擔(dān)這一功能。5.關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言概述關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言分三類:數(shù)據(jù)描述語言DDL，數(shù)據(jù)操縱語言DML和數(shù)據(jù)控制語言DCL。其中，DDL負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的描述，提供一種數(shù)據(jù)描述機(jī)制，用來描述數(shù)據(jù)庫的特征或數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。DML負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的操作，提供一種處理數(shù)據(jù)庫操作的機(jī)制。DC

56、L負(fù)責(zé)控制數(shù)據(jù)庫的完整性和安全性，提供一種檢驗(yàn)完整性和保證安全的機(jī)制。DML是用戶經(jīng)常使用的語言，包括了DBMS的主要功能。DML包括數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)的增、刪、改等功能。其中查詢的表達(dá)方式是DML的主要部分。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的DML按照查詢方式可以分為兩大類:（1）用對(duì)關(guān)系的集合代數(shù)運(yùn)算來表示查詢的方式，稱為關(guān)系代數(shù)（Relational Algebra）。（2）用謂詞演算來表達(dá)查詢的方式，稱為關(guān)系演算（Relational Calculus）。關(guān)系演算又可按謂詞變?cè)幕緦?duì)象是元組變量（tuple variable）還是域變量（domain variable）分為元組關(guān)系演算和域關(guān)系演算兩種。關(guān)系代

57、數(shù)和兩種關(guān)系演算均是抽象的查詢語言，這些抽象的查詢語言和實(shí)際的DBMS軟件產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)的具體的查詢語言并不完全一樣。但它們是DBMS中查詢語言的理論基礎(chǔ)。關(guān)系代數(shù)、元組關(guān)系演算和域關(guān)系演算這三種語言在表達(dá)能力上是彼此相互等價(jià)的，它們均可以作為評(píng)價(jià)實(shí)際DBMS軟件產(chǎn)品中查詢語言能力的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際DBMS軟件產(chǎn)品的查詢語言，除了提供關(guān)系代數(shù)（或一種關(guān)系演算）之外，還提供了許多附加的功能，如庫函數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能。SQL是介于關(guān)系代數(shù)，和關(guān)系演算之間的一種語言。SQL不僅具有豐富的查詢功能，而且還具有數(shù)據(jù)庫定義和數(shù)據(jù)庫控制功能。SQL是集DDL、DML、DCL為一體的標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言。SQL充分體現(xiàn)

58、了關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言的優(yōu)點(diǎn)。6.關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)中的運(yùn)算可以分為兩類:（1）傳統(tǒng)的集合運(yùn)算，如并、交、差、笛卡爾乘積等。這類運(yùn)算是從關(guān)系的“水平方向（即按行）”來進(jìn)行的。（2）專門的關(guān)系運(yùn)算，如選擇、投影、連接、除。這類運(yùn)算不僅涉及到行而且也涉及到列。7.關(guān)系演算關(guān)系演算是以數(shù)理邏輯中的謂詞演算為基礎(chǔ)的。用謂詞演算作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫的語言并提出關(guān)系演算的是E.F.Codd。Codd首先定義了關(guān)系演算語言ALPHA。但ALPHA并沒有在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。但關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)INGRES所用的QUEL語言是參考ALPHA研制的，與ALPHA十分類似。 六、關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論函數(shù)依賴定義1 設(shè)R（U）是屬性集U上的關(guān)系模式。X，Y是U的子集。若對(duì)于R（U）的任意一個(gè)可能的關(guān)系r，r中不可能存在兩個(gè)元組在X上的屬性值相等，而在Y上的屬性值不等，則稱X函數(shù)確定Y或Y函數(shù)依賴于X，記作XY。