[拼音]：guanxi shujuku

[外文]：relational data base

采用關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫(kù)，有時(shí)也指關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。關(guān)系數(shù)據(jù)模型是1970年E.F.科德提出的。隨后，他對(duì)關(guān)系代數(shù)、關(guān)系演算和關(guān)系規(guī)范化理論等方面的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，并為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的理論和實(shí)踐奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)系模型

給定一組域(域是值的集合)D₁，D₂，…，D_n(這組域中可以有相同域)，則其笛卡爾乘積D₁×D₂×…×D_n的子集可以構(gòu)成一張二維表，稱為一個(gè)關(guān)系。n為關(guān)系的目或度。表的每一行稱為一個(gè)元組；表的每一列是同類型的數(shù)據(jù)。表的列必須具有唯一性的名字，稱為屬性名。一個(gè)元組中的某一屬性值稱為一個(gè)分量。關(guān)系模型中關(guān)系的每一個(gè)分量，必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。

關(guān)系模式用于描述關(guān)系。它是一個(gè)五元組〈R，U，D，DOM，F〉。其中，R為關(guān)系名；U為屬性集合；它們來(lái)自一組域D；DOM為屬性到域的映射;F為一組數(shù)據(jù)相關(guān)，是一類完整性約束條件。某一時(shí)刻一個(gè)關(guān)系模式的實(shí)例稱為關(guān)系狀態(tài)，簡(jiǎn)稱關(guān)系。關(guān)系模型的操作部分具有關(guān)系處理能力。它把整個(gè)關(guān)系作為操作對(duì)象。具有關(guān)系處理能力的關(guān)系數(shù)據(jù)語(yǔ)言，可分為關(guān)系代數(shù)、關(guān)系演算和介于兩者之間的語(yǔ)言。一般以關(guān)系代數(shù)作為度量語(yǔ)言處理功能的標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)系代數(shù)除提供傳統(tǒng)的集合運(yùn)算如并、交、差運(yùn)算外，還提供了選擇(SELECT)、投影(PROJECT)、連接(JOIN)等操作。

如果由關(guān)系代數(shù)的選擇、投影、連接操作表達(dá)的任何查詢均能為某種語(yǔ)言表達(dá)，而不必使用迭代、遞歸命令，則可認(rèn)為該語(yǔ)言具有關(guān)系處理能力。

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的管理系統(tǒng)有三個(gè)必要條件：

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)中的全部信息均用二維表表示；

（2）在這些表之間不存在用戶可見的導(dǎo)航鏈；

（3）具有關(guān)系處理能力的數(shù)據(jù)語(yǔ)言。滿足以上三個(gè)條件的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)稱為最小關(guān)系系統(tǒng)。不具備第三個(gè)條件的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)稱為表系統(tǒng)或半關(guān)系系統(tǒng)。如果一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)還滿足另外兩個(gè)條件：

（1）支持全部的關(guān)系代數(shù)操作；

（2）支持關(guān)系模型的兩個(gè)完整性規(guī)則（實(shí)體完整性和實(shí)體間參照完整性），則稱為全關(guān)系系統(tǒng)。

按數(shù)據(jù)語(yǔ)言的特征，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)又可分為一致性關(guān)系系統(tǒng)和非一致性關(guān)系系統(tǒng)。一致性關(guān)系系統(tǒng)的數(shù)據(jù)語(yǔ)言，既可以終端交互方式使用，又可以嵌入宿主語(yǔ)言，用編寫應(yīng)用程序的方式使用，否則就稱為非一致性關(guān)系系統(tǒng)。

關(guān)系數(shù)據(jù)理論

研究關(guān)系模型中數(shù)據(jù)相關(guān)和規(guī)范化的理論。數(shù)據(jù)相關(guān)是關(guān)系模型中描述數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的一類完整性約束條件，通常通過(guò)數(shù)據(jù)之間值的相等與否來(lái)體現(xiàn)。數(shù)據(jù)相關(guān)包括函數(shù)相關(guān)、多值相關(guān)、互連相關(guān)和連接相關(guān)等，最常用的是前兩種。

關(guān)系數(shù)據(jù)理論的研究以關(guān)系模型為背景。由于關(guān)系模型可以等價(jià)地轉(zhuǎn)換為其他數(shù)據(jù)模型，關(guān)系數(shù)據(jù)理論的研究具有普遍意義。關(guān)系數(shù)據(jù)理論中數(shù)據(jù)相關(guān)的理論，用明確的概念來(lái)描述和分析數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)這一類特殊的完整性約束。這是形式語(yǔ)義的一種方法，規(guī)范化的概念和范式的定義給出了判別模式好壞的準(zhǔn)則，使數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)有了評(píng)價(jià)模式的理論依據(jù)。模式分解的概念和算法，又為數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)提供了輔助設(shè)計(jì)的工具。關(guān)系數(shù)據(jù)理論不僅是數(shù)據(jù)庫(kù)的理論基礎(chǔ)，而且是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的指南和工具。

數(shù)據(jù)相關(guān)是語(yǔ)義范疇的概念。但是，為了形式推理的需要，這些數(shù)據(jù)相關(guān)都有嚴(yán)格的形式定義。例如，R(U)是屬性集 U上的一個(gè)關(guān)系模式，X、Y是 U的子集。對(duì)于R(U)的任何一個(gè)可能的關(guān)系r，若r中不可能有兩個(gè)元組在X中屬性值相等而在Y中的屬性值不等，則稱X函數(shù)決定Y或Y函數(shù)相關(guān)X，記作X→Y。

在R(U)的任何一個(gè)關(guān)系r中，若存在元組t、s∈r，使t[X]=s[X]，則必存在元組ω、v∈r，使得ω[X]=v[X]=t[X]，ω[Y]=t[Y]，ω[Z]=s[Z]，v[Y]=s[Y]，v[Z]=t[Z]成立。式中X，Y是U的子集，Z=U–X–Y。則稱Y多值相關(guān)于X，記為X→Y。

利用數(shù)學(xué)和算法作為工具，對(duì)數(shù)據(jù)相關(guān)的研究已得到了函數(shù)相關(guān)范圍內(nèi)的一組完備而有效的推理規(guī)則──阿姆斯特朗公理系統(tǒng)，以及函數(shù)相關(guān)與多值相關(guān)范圍內(nèi)的一組完備而有效的推理規(guī)則。

如果關(guān)系模式所對(duì)應(yīng)的關(guān)系中，每一分量是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，則稱此關(guān)系模式滿足第一范式(1NF)。第一范式的關(guān)系模式可能存在插入、刪除、更新異常和數(shù)據(jù)冗余等缺點(diǎn)。這類缺點(diǎn)是由于關(guān)系模式中存在不合適的數(shù)據(jù)相關(guān)造成的。人們按照屬性間數(shù)據(jù)相關(guān)的性質(zhì)，衡量關(guān)系模式的規(guī)范化程度，滿足不同條件的關(guān)系模式屬于不同的范式。規(guī)范化和范式的概念是E.F.科德于1971至1972年提出的，他在函數(shù)相關(guān)范圍內(nèi)給出了第一范式至第三范式(3NF)的定義。1974年，E.F.科德等提出了修正的第三范式即BC范式(BCNF)。1976年，F(xiàn).法金又在函數(shù)相關(guān)和多值相關(guān)范圍內(nèi)提出了第四范式 (4NF)。后又有人在連接相關(guān)的范圍內(nèi)提出了第五范式 (5NF)的概念。范式越高關(guān)系模式的規(guī)范化程度越高。把低一級(jí)范式的關(guān)系模式轉(zhuǎn)換為高一級(jí)范式關(guān)系模式的過(guò)程稱為規(guī)范化過(guò)程。規(guī)范化過(guò)程就是逐步消除不合適的數(shù)據(jù)相關(guān)的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程如下：規(guī)范化的方法通常用投影分解法。這種分解結(jié)果不是唯一的。關(guān)于分解后的關(guān)系模式與原模式“等價(jià)”的討論產(chǎn)生了不同分解準(zhǔn)則下的分解算法(即分解法和合成法)。這些準(zhǔn)則是：

（1）分解具有無(wú)損連接性；

（2）分解保持函數(shù)相關(guān)；

（3）分解既要有無(wú)損連接性又要保持函數(shù)相關(guān)。按準(zhǔn)則①用分解法分解后的模式一定可達(dá)到5NF;按準(zhǔn)則②或③用合成法分解后的模式一定可達(dá)到3NF，但不一定能達(dá)到更高的范式。

參考書目

1. 薩師煊、王珊：《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論》，高等教育出版社，北京，1984。

參考文章

• 什么是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)？測(cè)控技術(shù)

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