1.2 关系模型

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支持关系模型。目前，比较流行的以关系模型为基础的大型数据库管理系统包括Oracle、Sybase、Informix和SQL Server等，小型数据库管理系统则包括Visual FoxPro、Access、Paradox和Betrive等。

1.2.1 关系的基本概念及关系数据库

1.关系的基本概念

（1）关系

一个关系就是一张二维表，每个关系都有一个关系名。例如，图1-7所示的职工情况表就是一个二元关系，该表格清晰地反映出单位职工的基本情况。如果表名为“职工”，则“职工”即为关系名。在Visual FoxPro中，一个关系对应一个数据文件，关系名对应于文件名。

（2）元组

二维表中的每一行在关系中称为元组。一个元组对应于数据文件中的一条记录，所以元组也称记录。例如，图1-7中姓名为“李长江”的所在行的所有数据就是一个元组，称为一条记录。

（3）属性

二维表中的每一列在关系中称为属性，每个属性都有一个属性名，属性的取值范围取决于各个元组的属性值。例如，图1-7中的第2列属性，“姓名”是它的属性名，“李长江”是其中的一个属性值。

在Visual FoxPro中，属性也就是数据文件中的字段，属性名就是字段名，而属性值对应于各个记录的字段值。

（4）域

域是指二维表中属性的取值范围，取值范围也就决定了表中字段的宽度。例如，图1-7中属性“婚否”的取值范围是.T.或.F.。

（5）关系模式

对关系的描述称为关系模式，一个关系模式对应一个表的结构。表示为：

关系名（属性1，属性2，属性3，……，属性n）

例如：

职工（职工号，姓名，性别，婚否，出生日期，基本工资，部门，简历，照片）

销售（职工号，商品号，数量）

商品（商品号，商品名称，类别，库存量，单价，单位）

（6）关键字（关键字段或码）

在关系中，可以用来唯一地标识一个元组的属性或属性组合称为关键字。单个属性的关键字称为单关键字，多个属性组合的关键字称为组合关键字。

例如，图1-7中的“职工号”是单关键字，因为每个职工的工号不允许重复。在销售（职工号，商品号，数量）关系中，它的关键字则是“职工号+商品号”的组合，因为一个职工可以销售多种商品，一个商品可以被多个职工销售，只有某个职工销售的某个商品则是确定的。

（7）主关键字（主键）与候选关键字

通常在一个关系中，关键字可能不止一个，但主关键字只能有一个，并且取值是确定的。当某关键字被选作表的主关键字后，如果还有其他的关键字，则其他的关键字称为候选关键字。

例如，在“职工”表中，如果不存在同名同姓的职工记录，则姓名也可以是关键字，但如果选择“职工号”作为主关键字，则“姓名”就是候选关键字。

（8）外部关键字

如果一个属性在本表中不是主关键字，而在另一个表中是主关键字，则该属性称为外部关键字。

例如，在“销售”表中的“职工号”是“职工”表的主关键字，但它并不是“销售”表的主关键字。这里，称“职工号”属性为“销售”表的外部关键字。

这里提醒大家注意：关系、元组及属性等是数学领域的术语，二维表、行和列等是日常用语，而表文件、记录和字段等则是计算机领域的术语，这些术语间是相互对应的。在Visual FoxPro中经常使用的是表文件、记录和字段等概念。

2.关系表之间的联系

前面已经讨论了实体间的联系类型有1:1、1:n 和 m:n 的联系，这种联系类型在关系数据库中就是表与表间的联系。不同的联系方式，在设计数据库表时应当考虑以下问题。

（1）表与表之间是1:1的联系

对于1:1联系类型的信息，设计时可分为两个表或合并为一个表。如果要将一个表分成许多字段，或因安全原因而隔离表中的部分数据，则可以在表与表之间建立一对一的联系关系。例如，可以将“职工号”与“照片”的有关信息放在一个表中。

（2）表与表之间是1:n的联系

对于1:n联系类型的信息，设计时需将父表中的主关键字放入子表中，以实现两表之间的有效关联。例如，“职工”表与“销售”表之间为一对多的联系。具体设计表时，需在“销售”表中加进“职工”表的主关键字“职工号”，作为其外部关键字。

（3）表与表之间是m:n的联系

对于m:n联系类型的信息，设计时需要另外增加一个新表，这个表称为“关联表”，其中必须包括两个表的主关键字，再加入两表之间的关联字段。例如，“职工”表中的职工与“商品”表中的商品是多对多的联系，需要增加“销售”表，并在其中包括“职工号”和“商品号”，另外加上“销售数量”，作为“职工”表与“商品”表的关联字段。

3.关系数据库

用关系模型建立数据和描述数据之间联系的数据库就是关系数据库。在关系数据库中，一个数据文件存放一个关系的数据，若干个相关数据文件的集合就组成了关系数据库。

在Visual FoxPro中，数据库由4个层次组成：字段、记录、表和数据库。一个关系数据库由若干个数据表组成，每个数据表又由若干条记录组成，而每条记录又是由若干字段组成的。属于某一数据库的表称为数据库表，而不属于任何数据库的表称为自由表。

本书所使用的职工营销数据库，主要由职工情况、销售情况和商品情况3张数据表组成，详见图1-7～图1-9。

1.2.2 关系的特征

在关系模型中，对关系有一定的要求，关系必须具有以下特征：

① 关系中的每一属性（字段）都是不能再分的基本数据项，即表中不允许有子表；

② 关系中同一属性（字段）必须具有相同的数据类型（如字符型或数值型等）；

③ 同一关系中不能出现相同的属性名（字段名）；

④ 关系中不应有内容完全相同的元组（记录）；

⑤ 关系中记录和字段的顺序可以任意排列，不影响关系表中所表示的信息含义。

1.2.3 关系操作

当对关系数据库进行查询等操作时，常常需要对关系进行一定的运算处理，其中，选择、投影和连接是关系的3种基本运算。

1.选择

按照一定条件在给定关系中选取若干元组（即选取若干记录）的操作称为选择。选择的条件通过逻辑表达式给出，条件为真的记录被选出。例如，在图1-7所示的关系中，如果按照“婚否=.F.”的条件进行选择操作，则可得到图1-10所示的结果。

2.投影

在给定关系中选取确定的若干属性（即选取若干字段）组成新的关系称为投影。例如，在图1-7所示的关系中，如果选取职工号、姓名和性别3个字段的数据输出，则可得到图1-11所示的结果。

3.连接

连接是指将两个或两个以上关系模式通过公共的属性名（字段名）拼接成一个新的关系模式，生成的新关系中包含满足连接条件的元组（记录）。例如，根据职工、销售、商品三个关系模式中共有的职工号、商品号连接成一个新的关系模式，结果如图1-12所示。

1.2.4 数据库的完整性规则

数据库系统在运行过程中，由于数据输入、编辑、非法访问、程序错误等各方面的原因，容易产生数据错误和混乱，为保证关系中数据的正确、有效，需要建立数据完整性的约束机制来加以控制。关系模型的完整性规则就是对关系的某种约束条件。数据库表之所以与自由表有区别，主要是因为数据库表可以受完整性规则的约束。

所谓数据库的完整性，是指数据库中数据的正确性、有效性和一致性。这是数据库系统应遵守的一项标准，它保证了数据库中数据的完整、可靠。

要实现数据库的完整性，必须在数据库的建立和操作过程中，遵循一定的完整性规则，并随时检查是否满足完整性规则约束。数据库的完整性规则分为实体完整性、参照完整性和用户自定义完整性三部分。

1.实体完整性

实体完整性是指一个关系表中主关键字的取值必须是确定的、唯一的，不允许为空（NULL）值。

例如，对“职工”表中主关键字“职工号”字段、商品表中的主关键字“商品号”字段的取值必须确定、唯一，且不能为空值。这就要求在“职工”表、“商品”表中存储的每一条记录必须满足这一条件，而且在输入新记录、修改记录时也要遵守这一条件。

2.参照完整性

数据库的参照完整性是指：在“子”表中实现关联的外部关键字，它的取值，或者为空值，或者为“父”表中实现相应关联的主关键字值的子集。在两个表之间大量存在一对多的联系，即“父”表与“子”表间的联系。这也是关系数据库中最主要的一种联系，并且它是通过“父”表中的主关键字与“子”表中相应的外部关键字来实现关联的。

例如，在“职工”表（父表）与“销售”表（子表）之间的参照完整性要求是：“销售”表的“职工号”字段的取值必须是“职工”表“职工号”字段取值当中已经存在的一个值。类似地，在“商品”表与“销售”表之间也必须遵守参照完整性的规则。

3.用户自定义完整性

用户自定义完整性是用户根据实际应用环境的需求来决定的，通常为某个字段的取值或多个字段之间取值范围限制等。例如，在“职工”表中，“性别”字段的取值必须在“男”或“女”之间。在一般情况下，要实现数据库的完整性约束条件及完整性检验，用户需编写相应的代码或利用数据库管理系统提供的功能完成。