数据库系统中的关系模型与SQL语言详解

# 数据库关系系统与SQL语言详解 ## 1. 关系系统深度剖析 ### 1.1 关系模型概述 关系模型的显著特征定义了关系系统的最低要求，不过数据库系统的其他理想特性同样重要。多年来，软件工程公司在构建和销售符合这些标准的数据库管理系统（DBMS）套件时面临诸多挑战，如今的产品标准更是有所提高。 ### 1.2 关系模型的影响 #### 1.2.1 科德早期基准 1982年，被誉为“数据库系统之父”的埃德加·F·科德（Edgar F. Codd）提出，一个系统若要被视为关系型系统，至少需支持关系数据库，以及RESTRICT、PROJECT和（自然）JOIN操作，且无需预先定义访问路径。这些操作可显式或隐式支持，系统还需对用户请求进行内部优化以实现理想性能。基于这些最低要求，DBMS套件被分为四类：表格型、最小关系型、关系完备型和完全关系型。当时能通过这一严格基准测试的产品不多，如今仍表现出色的有Oracle、DB2和INGRES。 #### 1.2.2 关系系统的修订定义 1985年，科德修订了关系系统的定义，克里斯托弗·戴特（Christopher Date）随后提出了重要建议。此外，科德还提出了12条规则来判断DBMS产品的关系程度，戴特则提出了零规则对科德的12条规则进行总结。 - **戴特零规则**：一个系统若要被认定为关系型数据库管理系统，必须仅使用其关系功能来管理数据库。不能仅为一个非关系型系统添加支持PROJECT、JOIN、SELECT的接口就宣称其为关系型系统，系统的各个方面都必须是关系型的。 - **科德十二规则**： 1. **信息规则**：数据库中的所有信息必须以关系表的形式表示，并遵循既定的完整性约束、结构和操作特性。 2. **保证访问规则**：数据库中存储的所有数据必须通过指定关系、相关属性和主键值进行逻辑寻址。 3. **空值系统处理规则**：DBMS需要有一致的方式来表示和处理所谓的“缺失信息”，这种方式应与常规数据值不同，且独立于所支持的数据类型。 4. **活跃在线目录规则**：系统应拥有一个全面的关系目录，授权用户可通过常规查询语言访问该目录。 5. **综合数据子语言规则**：系统必须支持至少一种满足以下条件的关系语言：具有线性语法；可在交互式环境和应用程序中使用；能充分支持数据定义语言（DDL）、数据操作语言（DML）和数据控制语言（DCL）操作。SQL语言满足这些要求。 6. **视图更新规则**：所有理论上可更新的视图都必须能被系统更新。 7. **高级插入、更新和删除规则**：系统必须支持集合级的DML操作，如INSERT、UPDATE和DELETE操作，SQL能满足这一要求。 8. **物理数据独立性规则**：系统应将所有应用程序（和最终用户访问）与数据库的物理结构隔离开来，一方的更改不应影响另一方。 9. **逻辑数据独立性规则**：系统应将所有应用程序（和最终用户访问）与数据库的逻辑结构隔离开来，一方的更改不应影响另一方。 10. **完整性独立性规则**：完整性约束必须与应用程序分开指定，并存储在系统目录中，可根据需要更改这些约束，而不影响访问数据库的应用程序。 11. **分布独立性规则**：当引入或升级DBMS的分布式版本时，现有应用程序应能继续成功运行。 12. **无颠覆规则**：如果系统提供低级（逐记录）接口，不能使用该接口破坏或绕过系统的关系安全或完整性约束。 #### 1.2.3 深远影响 这些约束为关系型DBMS（RDBMS）套件设定了很高的标准。在相当长的一段时间里，行业内难有产品能完全满足所有要求，许多产品因未能接近既定标准而被淘汰。不过，随着多年来DB2、Oracle、Informix和Sybase等产品的逐步改进，如今行业内已有符合这些标准的产品，但仍有改进空间。这些标准为软件工程公司树立了理想目标，也为关系模型奠定了坚实的数学基础，在一定程度上保护了消费者免受不良公司的侵害。 ## 2. 结构化查询语言（SQL）概