Relational Database Concepts数据库概念导论：数据模型与关系型数据库映射

欢迎来到数据库概念课程。本视频将介绍不同类型的数据模型、如何使用模型将数据映射到表以及如何定义表之间的关系。

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学习目标

完成本课程后，您将能够：

• 解释关系模型的优势。
• 解释实体名称和属性如何映射到关系数据库表。
• 描述实体与属性之间的区别。
• 识别一些常用的数据类型。
• 描述主键的功能。

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数据模型与关系模型

关系模型 (Relational Model)

• 特点: 关系模型是数据库中最常用的数据模型，因为它允许数据独立性。
• 数据存储: 数据存储在一个简单的数据结构中：表（Tables）。
• 优势: 它提供了：
  • 逻辑数据独立性
  • 物理数据独立性
  • 物理存储独立性

实体关系数据模型 (Entity Relationship Data Model, ER Model)

• 替代方案: 实体关系数据模型（ER 数据模型）是关系数据模型的替代方案。
• 用途: ER 模型本身不作为独立模型使用，而是作为设计关系数据库的工具。
• 核心思想: 提议将数据库视为实体的集合。

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实体关系图 (ERD) 示例与构建块

以一个简化的图书馆数据库为例，实体关系图（ERD）用于表示实体（即表）及其关系。

📖 图书馆示例中的关系:

• 一本书 (Book) 可以由一个或多个作者 (Author) 撰写。
• 图书馆可以有同一本书的一个或多个副本 (Copy)。
• 每个副本在同一时间只能被一个借阅者 (Borrower) 借阅。

ER 图的构建块

1. 实体 (Entity)

• 定义: 独立于数据库中任何其他实体而存在的对象。
• 表示: 可以是名词：人 (Person)、地点 (Place) 或事物 (Thing)。
• 图示: 在 ER 图中，实体被绘制成矩形。

2. 属性 (Attribute)

• 定义: 描述实体的数据元素或特性，提供关于实体的更多信息。
• 图示: 在 ER 图中，属性被绘制成椭圆形。
• 连接: 每个属性只连接到一个实体。

📚 示例：Book 实体及其属性

• 实体: Book（书）
• 属性 (Properties/Characteristics):
  • 书名 (Book Title)
  • 版本 (Edition)
  • 写作年份 (Year)
  • ISBN
  • ...等等

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从 ER 模型到关系数据库的映射

实体与表的映射

在映射过程中：

• 实体 $\rightarrow$ 转化为数据库中的表 (Table)。
• 表最初只是实体名称的代表，尚未形成行和列的结构。

属性与列的映射

• 属性 $\rightarrow$ 转化为表中的列 (Column)。
• 属性转化为列后，表才具备行和列的实际形式。
• 随后，向每个列添加数据值，从而完成表的结构。

数据类型

每个属性（列）存储不同格式的数据值，常用的数据类型包括：

📝 数据类型示例

• Title** 列:** 由字符组成，长度可变，因此可设置为可变字符型 (VARCHAR)。
• 固定长度字符型: 对于长度不变的字符列，使用字符型 (CHAR)。
• Edition** 和 Year 列:** 属于数字型。
• ISBN** 列:** 包含数字和破折号，因此应被视为字符型 (CHAR)。

其他实体映射

参照 Book 实体映射的例子，简化图书馆示例中的其余实体也将创建对应的表，它们的属性将成为表的列：

• Author
• Author_List
• Borrower
• Loan
• Copy

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主键与外键

主键 (Primary Key)

• 功能: 关系表的主键唯一地标识表中的每个元组（行）。
• 作用:
  • 防止数据重复（Duplication of Data）。
  • 提供定义表之间关系的方法。
• 分配: 每个表都会被分配一个主键。

外键 (Foreign Key)

• 功能: 表中可以包含外键，外键是定义在其他表中的主键。
• 作用: 通过将一个表的主键包含在另一个表中，创建表之间的链接。

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总结要点：关系模型的优势与映射

• 核心优势: 关系模型的主要优势在于逻辑和物理数据独立性以及存储独立性。
• 实体与属性: 实体是独立的对象，可以拥有多个称为属性的特征。
• 映射结果: 在映射到关系数据库时，实体表示为表，属性映射为列。
• 常用数据类型: 包括字符型（如 CHAR 和 VARCHAR）、数字型（如 Integer 和 Decimal）以及时间戳（如 Date 和 Time）。
• 主键的作用: 主键唯一标识表中的特定行，并防止数据重复。