Base de données relationnelle (1) --- modèle de données relationnelles et relation

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avant-propos

Cet article explique principalement les connaissances pertinentes de la base de données relationnelle, impliquant le modèle de données relationnelles et les connaissances relationnelles.

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1. Modèle de données

1. Qu'est-ce qu'un modèle de données

Un modèle de données est un ensemble intégré de concepts pourDécrire et manipuler les données au sein d'une organisation, les relations entre les données et les contraintes sur les données.

Le modèle de données est le cœur et le fondement du système de base de données . Le logiciel SGBD implémenté sur différentes machines est basé sur un certain modèle de données

2. Les éléments de base du modèle de données

La structure des données est la description des caractéristiques statiques du système et le fonctionnement des données est la description des caractéristiques dynamiques du système.

(1) Structure des données

La structure des données est :
1. Objets liés au type, au contenu et à la nature des données, tels que les éléments de données et les enregistrements dans le modèle de réseau, les domaines, les attributs, les relations, etc. dans le modèle relationnel

2. Objets liés à la relation entre les données, tels que le type d'ensemble dans le modèle de réseau

(2) Manipulation des données

La manipulation des données estFait référence à l'ensemble des opérations autorisées à être effectuées sur les instances de divers objets de la base de données, y compris les opérations et les règles d'opération associées.

Il existe deux principaux types d'opérations dans la base de données : la récupération et la mise à jour .

(3) Contraintes de données

Les contraintes sur les données sontUn ensemble de règles d'intégrité

Le modèle de données doit refléter et spécifier les contraintes générales d'intégrité de base auxquelles le modèle de données doit se conformer . En outre, le modèle de données doit également fournir un mécanisme permettant de définir des contraintes d'intégrité afin de refléter les contraintes sémantiques spécifiques auxquelles les données impliquées dans une application spécifique doivent respecter.

2. Modèle de données relationnel

1. Concepts de base du modèle de données relationnelles

(1) Exemple de relation

Une instance relationnelle est une table de colonnes et de lignes nommées.

Il est important de souligner que :
En général, les relations font référence à des instances.

(2) Modèle relationnel

Un schéma relationnel est une description de relations. Le schéma de relation peut généralement être abrégé en :
$R\left(U\right)ouR(A1,A2,\dots ,Unn）$

Un schéma relationnel peut être formalisé comme :
$$R（U,D,dom,F）$$

R     关系名
U     组成该关系的属性名集合
D     属性组U中属性所来自的域
dom   属性向域的映象集合,常常直接说明为属性的类型、长度
F     属性间的数据依赖关系集合

(3) Base de données relationnelle

Dans un domaine d'application donné, l'ensemble de toutes les entités et les relations entre entités constituent une base de données relationnelle.

Parce qu'une relation est composée de deux parties, une base de données relationnelle est également composée de deux parties, à savoir une collection de schémas relationnels et une collection d'instances relationnelles correspondantes .

Une collection de schémas relationnels est appelée schéma de base de données, et une collection d'instances relationnelles correspondantes est appelée instance de base de données.

2. Structure des données du modèle de données relationnelles

(1) tuple

Une ligne dans un tableau représente une entité et les relations sont composées de tuples.

(2) attributs

Chaque colonne du tableau est appelée un attribut dans la relation , chaque attribut a un nom d'attribut et la valeur de l'attribut est la valeur de chaque attribut de tuple.

(3) domaine

La plage de valeurs d'un attribut est appelée un domaine. Le même attribut ne peut prendre que des valeurs dans le même domaine.

(4) Poids

Une valeur d'attribut dans le tuple .

Exemple 1:

(5) clés

L'énergie en relationUn attribut ou une combinaison d'attributs qui distingue de manière unique différents tuples, est appelé clé de la relation, ou est appelé mot-clé ou code. La valeur d'attribut du mot-clé ne peut pas prendre une « valeur nulle ».

(6) Clé du candidat

Les attributs ou combinaisons d'attributs dans une relation qui peuvent être une clé peuvent ne pas être uniques.Tout attribut ou combinaison d'attributs capable de distinguer et de déterminer de manière unique différents tuples dans la relation est appelé clé candidate.

dans:

Les attributs inclus dans la clé candidate sont appelés attributs primaires et les attributs non inclus dans la clé candidate sont appelés attributs non primaires .

(7) Clé primaire

Lorsqu'il existe plusieurs clés candidates dans une relation, sélectionnez-en une comme clé primaire de la relation.

Une clé primaire est unique au sein d’une relation. Il existe une et une seule clé primaire dans chaque relation.

(8) clé étrangère

Un attribut ou une combinaison d'attributs dans une relation est fusionnén'est pas une clé de cette relation, mais est une clé primaire d'une autre relation, cet attribut ou cette combinaison d'attributs est appelé la clé étrangère de cette relation .

Exemple 2

3. Manipulation des données du modèle de données relationnelles

Il existe deux types d'opérations relationnelles couramment utilisées dans les modèles relationnels :

1.检索（查询）
2.更新（插入、删除和修改）

Les utilisateurs peuvent effectuer diverses opérations sur les données via un langage relationnel.Elle peut être comprise comme une fonction de bibliothèque en parlant un langage relationnel, ou une instruction en ligne de commande

4. Contraintes de données du modèle de données relationnelles

Divisé en trois catégories :

1.数据模型中固有的约束
2.可以在数据模型的模式中直接表述的约束 
3.不能在数据模型的模式中直接表述的约束 

5. Avantages et inconvénients du modèle de données relationnelles

(1) Avantages

1. Le modèle relationnel se distingue du modèle non relationnel dans la mesure où il repose sur des concepts mathématiques stricts.

2. La structure des données est simple et claire.

3. Plus grande indépendance des données, meilleure sécurité et confidentialité.

4. Riche intégrité.

(2) Inconvénients

1. Faible capacité à exprimer des entités du « monde réel ».

2. Étant donné que le chemin d'accès est transparent pour l'utilisateur (c'est-à-dire que l'utilisateur ne peut pas obtenir directement le chemin d'accès), l'efficacité des requêtes n'est souvent pas aussi bonne que celle du modèle de données non relationnel.

3. Le modèle relationnel n'a qu'un certain ensemble fixe d'opérations.

4. Les règles métier ne peuvent pas être correctement prises en charge.

3. Relation

1. Domaines, produits cartésiens et relations

(1) domaine

le domaine est un ensemble devaleurs du même type de donnéescollection.

Par exemple:

1. 自然数、整数、实数
2. 长度小于25字节的字符串
3. 指定长度的字符串的集合
4. {‘男’，‘女’}

(2) Produit cartésien

Cardinalité

$Si{D}_{}(je＝1,2,\dots ,n)est\; un\; ensemble\; fini\; dont\; la\; base\; est{m}_{},je＝1,2,\dots ,n),Puis{D}_{}\times D_{}\times \dots \times D_{}La\; baseMde\; est\; :$
$$M=\prod _{je=1}{m}_{}$$

produit cartésien

$Étant\; donné\; un\; ensemble\; de\; domaines{D}_{}，D_{},\dots ，D_{},\; permettant\; à\; certains\; de\; ces\; champs\; d\text{'}être\; identiques.$

Alors : $D_{}，D_{},\dots ，D_{}的笛卡尔积为$：
$$D_{}\times D_{}\times \dots \times D_{}＝\{({ré}_{},d_{},\dots ,d_{})|{ré}_{}\in D_{},je＝1,2,\dots ,n\}$$
où chaque élément$(d_{},d_{},\dots ,d_{})$ est appelé unn-tuple, chaque valeur$d_{}$appelé composant .

Le produit cartésien est un ensemble de toutes les valeurs de tous les domaines, et les composants ne peuvent pas être répétés

Le produit cartésien peut être représenté sous la forme d'un tableau bidimensionnel, chaque ligne du tableau correspond à un tuple et chaque colonne du tableau correspond à un champ.

exemple

Par exemple, trois domaines sont donnés :
$$\begin{gathered} D_{}=Collection\; MentorSUPERVISEUR=\{Zhang\; Qingmei,\; Liu\; Yi\} \\ {D}_{}=Collection\; professionnelleSPECIALITY=\{Majeure\; informatique,\; majeure\; information\} \\ {D}_{}=Collection\; DiplôméePOSTGRADUATE=\{Li\; Yong,\; Liu\; Chen,\; Wang\; Min\} \end{gathered}$$
$D_{},D_{},D_{}$deLe produit cartésien est:
$$\begin{gathered} D=D_{}\times D_{}\times D_{}＝ \\ \{(Zhang\; Qingmei,\; étudiant\; en\; informatique,\; Li\; Yong), \\ (Zhang\; Qingmei,\; majeure\; en\; informatique,\; Liu\; Chen), \\ (Zhang\; Qingmei,\; majeure\; en\; informatique,\; Wang\; Min), \\ (Zhang\; Qingmei,\; spécialiste\; de\; l\text{'}information,\; Li\; Yong), \\ (Zhang\; Qingmei,\; spécialiste\; de\; l\text{'}information,\; Liu\; Chen), \\ (Zhang\; Qingmei,\; spécialiste\; de\; l\text{'}information,\; Wang\; Min), \\ (Liu\; Yi,\; majeure\; en\; informatique,\; Li\; Yong), \\ (Liu\; Yi,\; majeure\; en\; informatique,\; Liu\; Chen), \\ (Liu\; Yi,\; majeure\; en\; informatique,\; Wang\; Min), \\ ((Liu\; Yi,\; spécialiste\; de\; l\text{'}information,\; Li\; Yong), \\ ((Liu\; Yi,\; spécialiste\; de\; l\text{'}information,\; Liu\; Chen), \\ ((Liu\; Yi,\; spécialiste\; de\; l\text{'}information,\; Wang\; Min)\} \end{gathered}$$
La base est
$$｜D_{}｜\times ｜D_{}｜\times ｜D_{}｜=2\times 2\times 3＝12$$
Converti en tableau comme :

(3) Relation

$D_{}\times D_{}\times \dots \times D_{}Un\; sous-ensemble\; de\; est\; appelé\; dans\; le\; domaine{D}_{},D_{},\dots ,D_{}La\; relation\; sur$ , exprimée par :
$$R（{RÉ}_{},D_{},\dots ,D_{})$$
R : nom de la relation
n : objectif ou degré de la relation (Degré)
Chaque élément de la relation est un tuple dans la relation, généralement représenté par t.

Relations unitaires et relations binaires

Lorsque n=1,
la relation est appelée relation unitaire (relation unaire) ou relation à sens unique.

Lorsque n=2,
la relation est dite relation binaire (Binary relation)

représentation de la relation

La relation est également un tableau à deux dimensions, chaque ligne du tableau correspond à un tuple, et chaque colonne du tableau correspond à un champ

2. La nature de la relation

Une relation possède généralement les propriétés suivantes :

1.有一个关系名，并且跟关系模式中所有其他关系不重名
2.每一个单元格都包含且仅包含一个原子值（1NF）
3.每个属性都有一个不同的名字
4.同一属性中的各个值都取自相同的域
5.各个元组互不相同，不存在重复元组
6.属性的顺序并不重要
7.理论上讲，元组的顺序并不重要 

3. La différence entre schéma relationnel et relation

Schéma relationnel :

是型
对关系的描述
静态的、稳定的

relation:

是值
关系模式在某一时刻的状态或内容
动态的、随时间不断变化的

4. Schéma de base de données relationnelle

Un schéma de base de données relationnelle S contient un ensemble de schémas relationnels $S=\{R_{},{R.}_{},\dots ,{R.}_{}\}$ et l'ensemble IC des contraintes d'intégrité.

Le tableau suivant présente un schéma de base de données relationnelle, noté HIS={Dept,Doctor,Patient,Diagnosis}.

5. Base de données relationnelle liée

(1) Type et valeur de la base de données relationnelle

Types de bases de données relationnelles : les schémas de bases de données relationnelles sont des descriptions de bases de données relationnelles

La valeur d'une base de données relationnelle : un ensemble de relations correspondant à un schéma relationnel à un moment donné, généralement appelée base de données relationnelle

(2) Organisation physique de la base de données relationnelle

Dans certains systèmes de gestion de bases de données relationnelles, une table correspond à un fichier du système d'exploitation, et l'organisation physique des données est confiée au système d'exploitation pour compléter

Certains systèmes de gestion de bases de données relationnelles s'appliquent à plusieurs fichiers volumineux du système d'exploitation, divisent eux-mêmes l'espace fichier, organisent les structures de stockage telles que les tables et les index et effectuent la gestion du stockage.

6. Intégrité relationnelle

(1) vide

1.Représente une valeur d'attribut qui n'est actuellement pas connue ou disponible pour ce tuple。

2. Vide est un moyen de traiter des données incomplètes ou anormales.

3. Vide n'est pas égal à une chaîne composée de valeurs nulles ou d'espaces.

(2) Règles d'intégrité de l'entité

Les règles sont les suivantes:

1. 实体完整性规则是针对基本关系而言的。一个基本表通常对应现实世界的一个实体集。
2. 现实世界中的实体是可区分的，即它们具有某种唯一性标识。
3. 关系模型中以主码作为唯一性标识。
4. 主码中的属性即主属性不能取空值

(3) Références entre relations

Dans le modèle relationnel, les entités et les liens entre entités sont décrits par des relations, il peut donc y avoir des références entre relations.

Par exemple :
étudiant ( numéro d'étudiant , nom, sexe, numéro majeur, âge)
cours ( numéro de cours , nom du cours, crédits)
cours au choix (Carte d'étudiant,Numéro du cours,score)

(4) clé étrangère

Soit F un attribut ou un ensemble de propriétés de la relation sous-jacente R, mais pas la clé de la relation R. Si F correspond à la clé primaire Ks de la relation de base S, alors F est dite une clé externe de R

La relation de base R est appelée relation de référencement (Referencing Relation)
La relation de base S est appelée relation référencée (Referenced Relation) ou relation cible (Target Relation)

(5) Règles d'intégrité référentielle

Si l'attribut (ou groupe d'attributs) F est la clé externe de la relation de base R , qui correspond à la clé primaire Ks de la relation de base S (la relation de base R et S ne sont pas nécessairement des relations différentes), alors pour chaque tuple de R dans F La valeur on doit être :
ou prendre une valeur nulle (chaque valeur d'attribut de F est une valeur nulle)
ou égale à la valeur de clé primaire d'un tuple dans S.

(6) Intégrité définie par l'utilisateur

L'intégrité définie par l'utilisateur est une contrainte pour une base de données relationnelle spécifique, reflétant les exigences sémantiques auxquelles doivent répondre les données impliquées dans une application spécifique.

Le modèle relationnel doit fournir des mécanismes pour définir et vérifier cette intégrité afin qu'elles soient traitées de manière uniforme et systématique, plutôt que de laisser cette fonction à l'application.

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