摘要：關(guān)系模型是我們現(xiàn)在用得最多的數(shù)據(jù)模型。下面的每一行數(shù)據(jù)都稱之為元組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)計算機原理碼碼也被稱作是關(guān)鍵字。為什么查詢數(shù)據(jù)庫會出現(xiàn)笛卡爾積前面的博文已經(jīng)說了，關(guān)系模型是關(guān)系模式的集合。

數(shù)據(jù)庫是一個以某種有組織的方式存儲的數(shù)據(jù)集合。也就是：保存有組織數(shù)據(jù)的容器（一個文件或一組文件）

毫無疑問，數(shù)據(jù)庫是用來存儲數(shù)據(jù)的。我們對excel肯定不會陌生，excel也是用來存儲數(shù)據(jù)。那既然有excel這樣非常好用的軟件了，為什么需要數(shù)據(jù)庫呢？？

excel存儲的數(shù)據(jù)量太少了。由于我們網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，excel的存儲量遠遠不能支撐我們的需求。

excel數(shù)據(jù)無法多人共享。excel只是一個單一的文件，只能是當(dāng)前的用戶使用并修改。

數(shù)據(jù)安全性。對excle數(shù)據(jù)的修改是很隨意的。

數(shù)據(jù)庫就解決了上面的問題，并且數(shù)據(jù)庫以特殊的機制管理數(shù)據(jù)文件，對數(shù)據(jù)有極高的讀寫速度，大大超過了操作系統(tǒng)對常規(guī)文件的讀寫速度。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由三個層次組成：

數(shù)據(jù)庫（dataBase）

存放數(shù)據(jù)的倉庫，按照一定的格式（有組織的方式）進行儲存

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（dataBase Manager System）

建立、管理、維護數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)軟件

數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)（dataBase Application System）

使用到數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用軟件

我們在現(xiàn)實生活中描述一個事物是非常簡單的，看到“一棵樹”，就說是“一棵樹”。

但怎么把“一棵樹“在計算機描述起來呢？？計算機只識別0和1，”一棵樹“是不能直接存儲到計算機上的！

于是乎，我們就把”一棵樹“抽象出來，形成信息世界的概念模型。然后將概念模型的形式化成是DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，存儲在計算機中。

簡單來說：數(shù)據(jù)描述就是將現(xiàn)實世界中的實物抽象出來，形成概念模型。把概念模型的形式轉(zhuǎn)換成是DBMS支持的類型，然后存儲到計算機中！

數(shù)據(jù)模型主要用來描述數(shù)據(jù)！上邊已經(jīng)說了，當(dāng)我們想在計算機上存儲現(xiàn)實事物的數(shù)據(jù)時，需要先抽象成概念模型。將概念模型轉(zhuǎn)換成DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，就可以把事物存儲到計算機中！

數(shù)據(jù)模型一般由三個部分組成：

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（對象與對象之間的關(guān)系）

數(shù)據(jù)操作（增刪改查）

完整性約束（限定數(shù)據(jù)是有一定規(guī)則的，比如：年齡不能為負數(shù)）

數(shù)據(jù)模型也經(jīng)歷了一個發(fā)展階段：

①：層次模型，是一種樹型（層次）結(jié)構(gòu)來組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型。

優(yōu)點：

結(jié)構(gòu)清晰，容易理解

節(jié)點之間聯(lián)系可以通過指針來實現(xiàn)，查詢效率高

缺點：

對于非層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，表示起來非常麻煩，不直觀！

②：網(wǎng)狀模型， 是用有向圖結(jié)構(gòu)來組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型

優(yōu)點：

非常靈活，更能直接地描述現(xiàn)實世界的事物

缺點：

結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非常難維護

③：關(guān)系模型，是一種用二維表格結(jié)構(gòu)表示數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。

關(guān)系模型是我們現(xiàn)在用得最多的數(shù)據(jù)模型。

優(yōu)點：

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、清晰。無論實體還是實體集，都用相對應(yīng)的二維表來表示！

有嚴格的數(shù)學(xué)理論根據(jù)。各種關(guān)系運算(后面會講到)

缺點：

查詢效率比非關(guān)系模型查，尤其是多表查詢的時候！

我們對照著課程關(guān)系表來講解吧：

客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱之為實體。可以看成是Java類

例子：(課程關(guān)系表)就是一個實體。

實體所具有的某一特性稱之為屬性。可以看成是Java類的成員變量。屬性在數(shù)據(jù)庫中又稱為字段（或者是列）

例子：(課程名)，(課程號)、(學(xué)時)就是屬性名。

除含有屬性名所在的行之外的其他行稱之為元組。

下面的每一行數(shù)據(jù)都稱之為元組
(C401001 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 70)
(C401002 操作系統(tǒng) 80)
(C402001 計算機原理 60)

碼也被稱作是關(guān)鍵字。它可以唯一標識一個實體。

候選碼和主碼：

候選碼：如果一組屬性集能唯一地標識一個關(guān)系中的元組而又不含有多余的屬性，則稱該屬性集為該關(guān)系的候選碼 。（候選碼可能不止有一個）

主碼：用戶選定的那個候選鍵稱為主鍵

例子：郵寄地址（城市名，街道名，郵政編碼，單位名，收件人）

它有兩個候選鍵:{城市名，街道名} 和 {街道名，郵政編碼}

如果我選取{城市名，街道名}作為唯一標識實體的屬性，那么{城市名，街道名} 就是主碼

關(guān)系名和其屬性集合的組合稱之為關(guān)系模式。

關(guān)系模式例子：課程關(guān)系表(課程號,課程名,學(xué)時)

提示：關(guān)系模型就是關(guān)系模式組成的集合

關(guān)系模型要求元組的每一個分量都是原子性的，也就是說，它必須屬于某種元素類型，如Integer、String等等，不能是列，集合，記錄，數(shù)組！

域就代表著該元組中每個分量的類型，從上面的圖我們可以看出，它的域是這樣的：課程號:string,課程名:string,學(xué)時:int

數(shù)據(jù)庫的體系內(nèi)部結(jié)構(gòu)我們可以分為三層：

外模式

邏輯模式

內(nèi)模式

三級模式的位置：

三級模式的作用：

邏輯模式是對數(shù)據(jù)庫全部數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)的描述。

例子：現(xiàn)在我有一個數(shù)據(jù)庫，操作權(quán)限、角色、用戶之間的關(guān)系

于是有了以下的關(guān)系模式

權(quán)限關(guān)系(權(quán)限編號，權(quán)限名稱，權(quán)限描述)

角色關(guān)系(角色編號，角色名稱，角色描述)

用戶關(guān)系(用戶編號，用戶名稱，用戶密碼)

在數(shù)據(jù)庫中所有關(guān)系模式的集合就組成了邏輯模式！

外模式是對數(shù)據(jù)庫用戶能看見和使用的局部數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的描述，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。

外模式是可以有多個的，外模式是用戶和DBAS的接口，是對局部邏輯結(jié)構(gòu)的描述！

當(dāng)用戶應(yīng)用程序只需要顯示用戶名稱和密碼時：

用戶關(guān)系(用戶名稱，用戶密碼)

在數(shù)據(jù)庫中操作局部邏輯結(jié)構(gòu)就稱作為外模式！

內(nèi)模式是對數(shù)據(jù)庫表物理存儲結(jié)構(gòu)的描述。它定義了數(shù)據(jù)的內(nèi)部記錄類型、記錄尋址技術(shù)、索引和文件的組織方式及數(shù)據(jù)控制方面的內(nèi)容

兩級映像分別是：

外模式和邏輯模式的映像

邏輯模式和內(nèi)模式的映像

提出兩級映射的概念有什么用呢？為什么需要有這兩級映像呢？？

當(dāng)數(shù)據(jù)庫的邏輯模式結(jié)構(gòu)因某種原因修改時，只要沒有改變邏輯模式中與外模式定義有關(guān)的屬性及與其關(guān)系模式名的隸屬關(guān)系，就可使外模式保持不變，從而不需修改應(yīng)用程序。

當(dāng)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)模式由于某種原因要修改時，可通過對邏輯模式與內(nèi)模式之間的映象的修改，使邏輯模式盡可能地保持不變，實現(xiàn)內(nèi)模式的改變盡可能地不修改應(yīng)用程序。

也就說：在改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)的時候，只要不會觸及外部的數(shù)據(jù)時，外部的數(shù)據(jù)并不需要做改變。兩級映像概念的提出也就是程序中耦合的問題！

學(xué)習(xí)和理解關(guān)系運算的機理，對于理解關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)查詢機制有十分重要的意義。

我們可能知道多表查詢的時候要消除重復(fù)多余的數(shù)據(jù)，那重復(fù)多余的數(shù)據(jù)怎么產(chǎn)生的呢？？WHERE字句又是怎么篩選數(shù)據(jù)的呢？？這些問題我們在關(guān)系運算中可以找到答案的。

學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫的關(guān)系運算，會讓我們明白SQL語句是怎么執(zhí)行的，是通過什么手段讓我們得到想要的結(jié)果。

笛卡爾積簡單來說就是兩個集合相乘的結(jié)果。

前面的博文已經(jīng)說了，關(guān)系模型是關(guān)系模式的集合。

數(shù)據(jù)庫中的兩張表就相當(dāng)于兩個集合，當(dāng)我們使用SELECT語句查詢數(shù)據(jù)的時候，DBMS內(nèi)部就是以集合相乘的運算得出結(jié)果

我們發(fā)現(xiàn)：笛卡爾積的基數(shù)是每個集合的元組相乘！

得出來的數(shù)據(jù)內(nèi)容是難以符合現(xiàn)實中的實際情況的

為了更好地看見效果，我都會以實際的SQL語句來看效果，然后說明問題的。

emp表的記錄有14條：

dept表有4條記錄：

我們來看看SMITH，在emp表中，他只在20部門。

但在兩張表查詢后，10、20、30、40部門他都在了！！我們再觀察56條數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)每個人都有4個部門，這樣的數(shù)據(jù)是不合理的！！

再回到初衷，我們查詢兩張表的目的是什么？？在查詢員工信息的同時，也能知道員工的部門名稱是什么！！！所以，我們查詢的記錄數(shù)是不應(yīng)該有56條這么多的。。我們查詢的記錄數(shù)應(yīng)該是員工表的記錄數(shù)，也就是14條而已！

我們再來分析：emp表中有deptno字段，dept表中也有deptno字段！而且發(fā)現(xiàn)，emp表中的deptno字段的取值范圍是由dept表中deptno字段來決定的！！！

所以，我們可以使用等值連接(emp.deptno=dept.deptno)來消除笛卡爾積，這樣就達到我們的目的了！

在Oracle上，操作集合的語法提供了4個關(guān)鍵字：

UNION(并集，重復(fù)的元組不顯示)

UNION ALL(并集，重復(fù)的元組也會顯示)

MINUS(差集)

INTERSECT(交集)

顯示查詢結(jié)果的全部信息，消除重復(fù)的元組

查詢所有辦事員和經(jīng)理的信息

    SELECT *
    FROM emp
    WHERE job = "MANAGER"
    
    UNION

    SELECT *
    FROM emp
    WHERE job = "CLERK";

注意：使用UNION并操作，比使用關(guān)鍵字OR的性能要好！

返回查詢結(jié)果相同的部分

查詢10部門的信息

SELECT *
FROM dept

INTERSECT 
SELECT *
FROM dept
WHERE deptno = 10;

(全部部門和部門10只有部門10是相同的，所以最后返回的是部門10的結(jié)果)

返回的查詢結(jié)果是

SELECT *
FROM dept

MINUS
SELECT *
FROM dept
WHERE deptno = 10;

投影的運算過程：

首先按照j1，j2，…，jk的順序，從關(guān)系R 中取出列序號為j1，j2，…，jk（或?qū)傩悦蛄袨锳j1，Aj2，…，Ajk ）的k 列，然后除去結(jié)果中的重復(fù)元組，構(gòu)成一個以Aj1，Aj2，…，Ajk為屬性順序的k 目關(guān)系。

簡單來說：取出一個查詢結(jié)果中某某列，并消除重復(fù)的數(shù)據(jù)，這就是投影！

投影是從列的角度進行的運算

投影的下標可是列序號，也可是列屬性名

查詢出所有部門的編號

SELECT deptno
FROM dept;

查詢時的過程：先查詢得出dept表的所有結(jié)果，再通過投影運算只提取"deptno"的列數(shù)據(jù)，如果 SELECT 后邊跟的是"*"，那么就是投影全部數(shù)據(jù)！

使用比較運算符、邏輯運算符，挑出滿足條件的元組，運算出結(jié)果！

查詢出工資大于2000的員工的姓名

SELECT ename
FROM emp
WHERE sal > 2000;

過程：首先查詢出emp表的所有結(jié)果，使用選擇運算篩選得出工資大于2000的結(jié)果，最后使用投影運算得出工資大于2000員工的名字！

除運算的實際應(yīng)用我還沒想明白～～～如果有朋友知道除運算能夠用在數(shù)據(jù)庫的哪處，請告訴我一聲哈。。

我們也了解一下除運算的過程吧：關(guān)系R有ABCD，關(guān)系S有CD，首先投影出AB（因為S有CD），再用投影出來AB的結(jié)果和關(guān)系S做笛卡爾積運算。如果做的笛卡爾積運算記錄在R關(guān)系中找到相對應(yīng)的記錄，那么投影的AB就是結(jié)果了！

連接運算其實就在笛卡爾積運算的基礎(chǔ)上限定了條件(某列大于、小于、等于某列)，只匹配和條件相符合的，從而得出結(jié)果！

自然連接就是一種特殊的連接運算，它限定的條件是【某列等于某列】。自然連接我們經(jīng)常使用到。消除笛卡爾積其實就是自然連接了！

SELECT *
FROM emp, dept
WHERE dept.deptno = emp.deptno;

設(shè)定將dept表的deptno列和emp的deptno列為相同【這就是自然連接】

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