12 数据库设计之4.1 关系模型

在上一篇的章节中，我们讨论了数据库的权限管理，了解了如何通过适当的权限配置来保护我们的数据安全。本章将为您介绍一个与数据库设计密切相关的重要概念——关系模型。通过阐述关系模型的定义、组成部分及其应用，我们将为后续的数据库范式讨论打下基础。

什么是关系模型？

关系模型是由著名的计算机科学家埃德加·F·科德（Edgar F. Codd）在20世纪70年代提出的一种数据管理模型。它基于数学中的“关系”概念，通过将数据组织成表格（即“关系”）的方式来简化数据组织与操作。

关系模型的基本组成

在关系模型中，数据以关系的方式存储，主要包括以下几个组成部分：

1. 关系：一个关系是一个数据表，由一系列行（记录）和列（字段）组成，例如一个名为 employees 的表。

2. 元组（Tuple）：表中的一行称为元组，表示一个具体的数据记录。比如，一个员工的记录可能是：

   (1, 'Alice', 'HR')

3. 属性（Attribute）：表中的每一列称为属性。对于 employees 表，可能的属性包括 id、name、department。

4. 值域（Domain）：属性可以取的值的范围。例如，id 属性的值域可能只包含整数，而 name 属性的值域可以是字符串。

关系的特征

关系模型具有几个明显的特征，这些特征使得其在数据库设计与管理中极具优势：

• 无序性：在关系中，元组的顺序没有意义，您可以随意排列。

• 唯一性：每个元组在关系中是唯一的，不能有重复。

• 原子性：每个属性的值都是不可分割的基本数据项。

实际案例

我们以一个简单的图书馆管理系统作为例子来阐述关系模型的应用。假设我们需要存储以下信息：

• 图书信息：图书ID、书名、作者、出版社。
• 读者信息：读者ID、姓名、联系方式。

数据库设计

针对以上需求，我们可以设计两个数据表：

1. books（图书表）：

   book_id	title	author	publisher
   1	《数据库系统》	张三	某出版社
   2	《计算机网络》	李四	其他出版社

2. readers（读者表）：

   reader_id	name	contact
   1001	小明	123456789
   1002	小红	987654321

在PostgreSQL中创建表

我们可以使用如下SQL语句在PostgreSQL中创建这两个表：

CREATE TABLE books (
    book_id SERIAL PRIMARY KEY,
    title VARCHAR(100) NOT NULL,
    author VARCHAR(100) NOT NULL,
    publisher VARCHAR(100) NOT NULL
);

CREATE TABLE readers (
    reader_id SERIAL PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100) NOT NULL,
    contact VARCHAR(20) NOT NULL
);

在上述SQL语句中：

• SERIAL用于自动生成ID。
• VARCHAR用于定义字符串类型。
• PRIMARY KEY用于指定主键，确保每一行数据唯一。

结论

通过对关系模型的学习和对具体案例的设计，我们看到了如何利用关系模型高效地组织和管理数据。理解关系模型是学习数据库设计及后续范式讨论的基石。

在下一章中，我们将进一步探讨数据库的范式，学习如何设计引入规范化的数据库模型，优化数据存储与管理。