【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 設(shè)A是基本關(guān)系R的一個(gè)或一組屬性，但不是關(guān)系R的主碼，如果A與基本關(guān)系S的主碼Ks相對(duì)應(yīng)，則稱A是基本關(guān)系R的外碼（foreign key），并稱基本關(guān)系R為參照關(guān)系（referencing relation），基本關(guān)系S為被參照關(guān)系（referenced relation）或目標(biāo)關(guān)系（target relation）。關(guān)系R和S不一定是不同的關(guān)系。顯然，目標(biāo)關(guān)系S的主碼Ks和參照關(guān)系的外碼A必須定義在同一個(gè)（或一組）域上。在例1中，“學(xué)生”關(guān)系的“專業(yè)號(hào)”屬性與“專業(yè)”關(guān)系的主碼“專業(yè)號(hào)”相對(duì)應(yīng)，因此“專業(yè)號(hào)”屬性是“學(xué)生”關(guān)系的外碼。這里“專業(yè)”關(guān)系為被參照關(guān)系，“學(xué)生”關(guān)系為參照關(guān)系。如圖7－7（a）所示。在例2中，“選修”關(guān)系的“學(xué)號(hào)”屬性與“學(xué)生”關(guān)系的主碼“學(xué)號(hào)”相對(duì)應(yīng)，“課程號(hào)”屬性與“課程”關(guān)系的主碼“課程號(hào)”相對(duì)應(yīng)，因此“學(xué)號(hào)”和“課程號(hào)”屬性是“選修”關(guān)系的外碼。這里“學(xué)生”關(guān)系和“課程”關(guān)系均為被參照關(guān)系，“選修”關(guān)系為參照關(guān)系。如圖7－7（b）所示。學(xué)生關(guān)系專業(yè)號(hào)專業(yè)關(guān)系學(xué)生關(guān)系選修關(guān)系課程關(guān)系學(xué)號(hào)課程號(hào)（a）（b）圖7—7 關(guān)系的參照?qǐng)D在例3中，“班長(zhǎng)”屬性與本關(guān)系主碼“學(xué)號(hào)”屬性相對(duì)應(yīng)，因此“班長(zhǎng)”是外碼。這里“學(xué)生1”關(guān)系既是參照關(guān)系也是被參照關(guān)系。需要指出的是，外碼并不一定要與相應(yīng)的主碼同名（如例3）。不過，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，為了便于識(shí)別，當(dāng)外碼與相應(yīng)的主碼屬于不同關(guān)系時(shí)，往往給它們?nèi)∠嗤拿?。參照完整性?guī)則就是定義外碼與主碼之間的引用規(guī)則。參照完整性規(guī)則：若屬性（或?qū)傩越M）A是基本關(guān)系R的外碼，它與基本關(guān)系S的主碼Ks相對(duì)應(yīng)（基本關(guān)系R和S不一定是不同的關(guān)系），則對(duì)于R中每個(gè)元組在A上的值必須為：①或者取空值（A的每個(gè)屬性值均為空值）；②或者等于S中某個(gè)元組的主碼值。例如，對(duì)于例1，“學(xué)生”關(guān)系中每個(gè)元組的專業(yè)號(hào)屬性只能取下面兩類值；空值，表示尚未給該學(xué)生分配專業(yè)；非空值，這時(shí)該值必須是“專業(yè)”關(guān)系中某個(gè)元組的專業(yè)號(hào)值，表示該學(xué)生不可能分配到一個(gè)不存在的專業(yè)中。即被參照關(guān)系“專業(yè)”中一定存在一個(gè)元組，它的主碼值等于該參照關(guān)系“學(xué)生”中的外碼值。對(duì)于例2，按照參照完整性規(guī)則，學(xué)號(hào)和課程號(hào)屬性也可以取兩類值：空值或目標(biāo)關(guān)系中已經(jīng)存在的值。但由于學(xué)號(hào)和課程號(hào)是“選修”關(guān)系中的主屬性，按照實(shí)體完整性規(guī)則，它們均不能取空值。所以“選修”關(guān)系中的學(xué)號(hào)和課程號(hào)屬性實(shí)際上只能取相應(yīng)被參照關(guān)系中已經(jīng)存在的主碼值。參照完整性規(guī)則中，R與S可以是同一個(gè)關(guān)系。例如，對(duì)于例3，按照參照完整性規(guī)則，班長(zhǎng)屬性值可以取兩類值空值，表示該學(xué)生所在班級(jí)尚未選出班長(zhǎng)；非空值，這時(shí)該值必須是本關(guān)系中某個(gè)元組的學(xué)號(hào)值。③用戶定義的完整性（userdefined integrity）實(shí)體完整性和參照完整性適用于任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。用戶定義的完整性是針對(duì)某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的約束條件，它反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語(yǔ)義要求。關(guān)系模型應(yīng)提供定義和檢驗(yàn)這類完整性的機(jī)制，以便用統(tǒng)一的系統(tǒng)方法來處理它們而不是由應(yīng)用程序承擔(dān)這一功能。2. 結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（SQL）結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（structured query language，簡(jiǎn)稱SQL）的理論是1974年由Boyce和Chamberlin提出的，并于1975年至1979年在IBM公司的System R上實(shí)現(xiàn)。由于它具有功能豐富、使用方式靈活、語(yǔ)言簡(jiǎn)潔易學(xué)等優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)工業(yè)界和用戶中倍受青睞，很快被廣泛推廣。后來，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（ANSI）和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）先后批準(zhǔn)SQL作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言的美國(guó)及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。至此，SQL就成為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一般都支持標(biāo)準(zhǔn)SQL語(yǔ)句。所以，盡管當(dāng)今不同品牌的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)有這樣或那樣的差異，但是人們卻都可以通過標(biāo)準(zhǔn)SQL語(yǔ)句對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，因此，大大減輕了用戶的負(fù)擔(dān)。⑴ SQL語(yǔ)言的特點(diǎn)SQL語(yǔ)言之所以能夠被用戶和業(yè)界所接受并成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，是因?yàn)樗且粋€(gè)綜合的、通用的、功能極強(qiáng)同時(shí)又簡(jiǎn)潔易學(xué)的語(yǔ)言。SQL語(yǔ)言充分體現(xiàn)了關(guān)系數(shù)據(jù)語(yǔ)言的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。其重要特點(diǎn)包括；①SQL是一種一體化的語(yǔ)言，它包括了數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)操縱和數(shù)據(jù)控制等功能，可以完成數(shù)據(jù)庫(kù)活動(dòng)中的全部工作。以前的非關(guān)系模型（層次模型、網(wǎng)狀模型）的數(shù)據(jù)語(yǔ)言一般都分為存儲(chǔ)模式描述語(yǔ)言、概念模式描述語(yǔ)言、外部模式描述語(yǔ)言和數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言等，這種模型的數(shù)據(jù)語(yǔ)言，一是內(nèi)容多；二是掌握和使用起來都不像SQL那樣簡(jiǎn)單和實(shí)用。另外，在關(guān)系模型中，實(shí)體和實(shí)體間的聯(lián)系均用關(guān)系來表示，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的單一性帶來了數(shù)據(jù)操作符的統(tǒng)一性，查找、插入、刪除、更新等每一種操作都只需一種操作方式，從而避免了非關(guān)系系統(tǒng)由于信息表示方式的多樣性帶來的操作復(fù)雜性。②SQL語(yǔ)言是一種高度非過程化的語(yǔ)言，用戶只需提出“做什么”，而不必指明“怎么做”，SQL語(yǔ)言就可以將要求交給系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動(dòng)完成全部工作。③SQL語(yǔ)言用一種語(yǔ)法結(jié)構(gòu)提供兩種使用方式：直接以命令方式交互使用，也可以嵌入到程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中（例如C、Cobol、Fortran、PL/SQL）以程序方式使用。這一種做法為用戶提供了極大的靈活性與方便性。現(xiàn)在有很多數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開發(fā)工具都將SQL語(yǔ)言直接溶到自身的語(yǔ)言中，如Delphi、Powerbuilder等。這種使用方式為用戶提供了更多的選擇余地。④SQL語(yǔ)言的命令簡(jiǎn)潔，易學(xué)易用。雖然SQL語(yǔ)言功能極強(qiáng)，但由于設(shè)計(jì)巧妙，所以只用了為數(shù)不多的幾條命令就完成了所有的核心功能。另外，它的語(yǔ)法也很簡(jiǎn)單，很接近自然語(yǔ)言（英語(yǔ)），因此，容易學(xué)習(xí)和掌握。⑤SQL語(yǔ)言支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的三層模式結(jié)構(gòu)；與概念模式的概念文件對(duì)應(yīng)的是基本表（Table），與存儲(chǔ)模式對(duì)應(yīng)的是存儲(chǔ)文件以及與外部模式對(duì)應(yīng)的是視圖和部分基本表。用戶看到的可以是基本表或視圖，基本表和視圖都是關(guān)系，用戶可以在其上進(jìn)行查詢操作。而存儲(chǔ)文件對(duì)用戶來說是透明的。⑵ SQL語(yǔ)言的功能SQL語(yǔ)言是結(jié)構(gòu)化的查詢語(yǔ)言。是一種綜合的、通用的、功能極強(qiáng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言。它的功能包括：創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象、操縱對(duì)象、往數(shù)據(jù)庫(kù)表中填充數(shù)據(jù)、在數(shù)據(jù)表中更新已存在的數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)、執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、控制數(shù)據(jù)庫(kù)訪問權(quán)限和數(shù)據(jù)庫(kù)總體管理。主要分以下幾類：①數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言——DDL數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言（DDL）是SQL的一部分，是SQL中用來生成、修改、刪除關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的表、窗口、模式、目錄等基本要素的語(yǔ)言成分。它允許數(shù)據(jù)庫(kù)用戶創(chuàng)建或重新構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，如創(chuàng)建或刪除一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表。DDL所包含的要點(diǎn)是：標(biāo)識(shí)所有的表定義每一個(gè)表中所含的列給每一個(gè)表一個(gè)保證唯一的主關(guān)鍵字確認(rèn)在數(shù)據(jù)庫(kù)每一個(gè)表中至少有一個(gè)列是與其他表中的列相同。這些共享的列提供了邏輯上的連接，允許一個(gè)表中的信息與另一表中的相應(yīng)信息相關(guān)聯(lián)。將每一個(gè)表都用第三范式（3NF）或更好的方法來檢驗(yàn)，以確保防止插入、刪除、更新非法。數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言的功能包括數(shù)據(jù)庫(kù)的定義、基本表的定義、視圖的定義、存儲(chǔ)過程的定義、規(guī)則的定義和索引的定義等部分，這些命令包括：CREATE DATABASE——定義數(shù)據(jù)庫(kù)ALTER DATABASE——修改數(shù)據(jù)庫(kù)DROP DATABASE——?jiǎng)h除數(shù)據(jù)庫(kù)CREATE TABALE——定義基本表ALTER TABAL——修改基本表DROP TABAL——?jiǎng)h除基本表CREATE VIEW——定義視圖DROP VIEW——?jiǎng)h除視圖CREATE INDEX——定義存儲(chǔ)模式中的索引DROP INDEX——?jiǎng)h除存儲(chǔ)模式中的索引CREATE PROCEDURE——定義存儲(chǔ)過程DROP PROCEDURE——?jiǎng)h除存儲(chǔ)過程CREATE RULE——定義數(shù)據(jù)庫(kù)用戶角色DROP RULE——?jiǎng)h除數(shù)據(jù)庫(kù)用戶角色②數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言——DML數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言（DML）是SQL的一部分，在SQL中用來生成、修改、刪除關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，但它并不涉及數(shù)據(jù)。DML用于在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象中操縱數(shù)據(jù)，主要包括數(shù)據(jù)的插入、更新和刪除三方面的內(nèi)容。主要的DML命令包括：INSERT——數(shù)據(jù)的插入U(xiǎn)PDATE——數(shù)據(jù)的更新DELETE——數(shù)據(jù)的刪除③數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言——DQL查詢是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息的尋找和定位。數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言（DQL）盡管值包含了一條命令，但它是數(shù)據(jù)庫(kù)的核心操作，是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)用戶使用SQL的焦點(diǎn)。SQL語(yǔ)言提供了SELECT語(yǔ)句進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢，它包含有許多選項(xiàng)合子句，具有靈活的使用方法和豐富的功能。不論是簡(jiǎn)單的還是復(fù)雜的查詢，也不論是模糊的還是精確的查詢，都是很容易創(chuàng)建的。④事務(wù)控制命令事務(wù)控制命令允許用戶管理數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)。以防止數(shù)據(jù)庫(kù)的表或元素不被破壞。主要的命令包括：COMMIT——保存數(shù)據(jù)庫(kù)中由事務(wù)引起的改變；ROLLBACK——撤銷沒保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中的事務(wù)的事務(wù)控制命令；GRANT——授權(quán)REVOKE——收回授權(quán)SAVEPOINT——?jiǎng)?chuàng)建彝族事務(wù)中的撤銷點(diǎn)；SET TRANSACTION——給事務(wù)命名。3. 關(guān)系數(shù)據(jù)的規(guī)范化理論為了使數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的方法走向完備，人們提出了規(guī)范化理論。規(guī)范化可以使關(guān)系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，更加有規(guī)律，存儲(chǔ)盡量減少冗余，使數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)得更為合理。規(guī)范化的目的可以概括為以下幾點(diǎn)：保證庫(kù)中每一個(gè)分量都不可再分；消除冗余存儲(chǔ)，簡(jiǎn)化檢索操作；消除插入異常和刪除異常。⑴ 數(shù)據(jù)依賴規(guī)范化問題考慮的基本出發(fā)點(diǎn)在于一個(gè)關(guān)系的數(shù)據(jù)項(xiàng)之間存在數(shù)據(jù)依賴問題。它是現(xiàn)實(shí)世界屬性間相互聯(lián)系的抽象，是數(shù)據(jù)內(nèi)在的性質(zhì)，是語(yǔ)義的體現(xiàn)。關(guān)系中數(shù)據(jù)項(xiàng)之間存在兩種依賴關(guān)系：函數(shù)依賴和多值依賴。函數(shù)依賴：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，記為X→Y。函數(shù)依賴普遍存在于現(xiàn)實(shí)生活中，如：對(duì)一個(gè)學(xué)生的描述，描述的屬性有學(xué)號(hào)、姓名等，在給定學(xué)號(hào)的情況下，就可以唯一地確定其姓名，不能出現(xiàn)一個(gè)學(xué)號(hào)對(duì)應(yīng)兩個(gè)以上姓名的情況，就稱“姓名”函數(shù)依賴“學(xué)號(hào)”。函數(shù)依賴描述的是屬性之間的單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，即給定一個(gè)關(guān)鍵字，就能確定關(guān)系模式中的所有屬性，且屬性值是唯一的。在關(guān)系模式中函數(shù)依賴可以描述一對(duì)一和多對(duì)一的關(guān)系，但無(wú)法描述一對(duì)多和多對(duì)多的關(guān)系。多值依賴：若結(jié)定X，有一組屬性值Y與之對(duì)應(yīng)，則稱X多值決定Y或Y多值依賴于X，記為X→→Y。如學(xué)生選課，一個(gè)學(xué)生可以選多門課程，則給定一個(gè)學(xué)號(hào)，就可以找出多門課程與之對(duì)應(yīng)，就稱“課程”多值依賴于“學(xué)號(hào)”。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，首先應(yīng)該根據(jù)一個(gè)關(guān)系所具有的屬性間依賴情況來判定它是否具有某些不合適的性質(zhì)。然后將具有不合適性質(zhì)的關(guān)系轉(zhuǎn)換為更合適的形式。⑵ 范式范式是衡量數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范的層次或深度，數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化層次由范式來決定。根據(jù)關(guān)系模式滿足的不同性質(zhì)和規(guī)范化的程度，把關(guān)系模式分為第一范式、第二范式、第三范式、BC范式和第四范式等。①第一范式（1NF）如果關(guān)系R的所有屬性都是不可再分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，則稱該關(guān)系屬于第一范式，記作：R∈1NF在任何一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，第一范式是對(duì)關(guān)系模式的一個(gè)起碼的要求。不滿足第一范式的數(shù)據(jù)庫(kù)模式不能成為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。②第二范式（2NF）若關(guān)系R∈1NF，且它的每一非主屬性都完全依賴于主鍵，則稱R屬于第二范式，記作：R∈2NF③第三范式（3NF）若關(guān)系R∈2NF，且它的每一非主屬性都不傳遞依賴于任何一個(gè)鍵，則稱R屬于第三范式，記作：R∈3NF④BC范式（BCNF）通常認(rèn)為BCNF是修正的第三范式，它比3NF又進(jìn)了一步。在關(guān)系R中，若每一個(gè)決定因素都包含鍵，則稱R屬于BC范式，記作：R∈BCNF⑤第四范式（1NF）若關(guān)系R∈1NF，如果X→→Y（Y不是X的子集）是非平凡的多值依賴，且X含有鍵，則稱R屬于第四范式，記作：R∈4NF1NF2NF3NFBCNF4NF消除非主屬性對(duì)鍵的部分函數(shù)依賴消除非主屬性對(duì)鍵的傳遞函數(shù)依賴函數(shù)依賴消除主屬性對(duì)鍵的部分和傳遞函數(shù)依賴消除非平凡且非函數(shù)依賴的多值依賴消除決定屬性集非鍵的非平凡函數(shù)依賴↓↓↓↓圖7—8 范式之間的關(guān)系范式之間的關(guān)系如圖7—8所示： 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)面向?qū)ο蠹夹g(shù)經(jīng)過20幾年的發(fā)展，現(xiàn)己為眾多的軟件開發(fā)者和用戶所接受，許多軟件都使用了面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，其中包括程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、用戶界面、數(shù)據(jù)庫(kù)和操作系統(tǒng)。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)就是面向?qū)ο笏枷牒蛿?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。在面向?qū)ο蠹夹g(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)相結(jié)合的過程中，基本上是沿著兩種途徑發(fā)展的：① 建立在純粹的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（OODBMS）上這種途徑往往是以一種面向?qū)ο笳Z(yǔ)言為基礎(chǔ)來增加數(shù)據(jù)庫(kù)的功能，主要是支持持久對(duì)象和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。它利用類來描述復(fù)雜對(duì)象，利用類中封裝的方法來模擬對(duì)象的復(fù)雜行為，利用繼承性來實(shí)現(xiàn)對(duì)象的結(jié)構(gòu)和方法的重用。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在處理多媒體等數(shù)據(jù)類型時(shí)可以做到游刃有余，對(duì)一些特定應(yīng)用領(lǐng)域（例如CAD等），也能較好地滿足應(yīng)用需求，而且在應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)速度和維護(hù)等方面也有著極大的優(yōu)越性。但是，這種純粹的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)并不支持SQL語(yǔ)言，在通用性方面失去了優(yōu)勢(shì)，因而其應(yīng)用領(lǐng)域受到了很大的局限。② 對(duì)傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)加以擴(kuò)展 在傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中增加面向?qū)ο蟮奶匦?，把面向?qū)ο蠹夹g(shù)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合建立的對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（ORDBMS）這種系統(tǒng)即支持已經(jīng)被廣泛使用的SQL，具有良好的通用性，又具有面向?qū)ο蟮奶匦?，支持?fù)雜對(duì)象和復(fù)雜對(duì)象的復(fù)雜行為，是對(duì)象技術(shù)和傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的最佳融合。對(duì)象技術(shù)和關(guān)系技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，促使全球數(shù)據(jù)庫(kù)