关系模型是用二维表格结构表示实体及实体间联系的数据模型,其核心特点是数据结构简单、操作方式统一、完整性约束严格。 由E.F.Codd于1970年提出,它奠定了现代数据库的理论基础,成为主流数据库系统的核心范式。
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数据结构单一化
关系模型将所有数据抽象为二维表(关系),实体和联系均用表表示。例如,员工信息存储为“员工表”,部门关系用“部门表”和“外键字段”关联。这种设计简化了用户视角,但需通过多表连接表达复杂语义,可能影响查询效率。 -
操作基于集合理论
支持选择、投影、连接等集合操作,强调非过程化。用户只需声明“查什么”,无需指定“如何查”,路径优化由DBMS自动完成。例如,用SELECT * FROM 员工 WHERE 性别='男'
即可筛选数据,无需关心底层存储方式。 -
三层完整性约束
- 实体完整性:主键不可重复或为空(如员工ID唯一);
- 参照完整性:外键必须引用有效主键(如员工所属部门需存在于部门表);
- 用户自定义规则:如性别字段仅允许“男/女”。这些约束通过数据库机制强制实现,减少应用层冗余校验。
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数学基础与标准化
基于关系代数和谓词逻辑,支持严格的范式理论(如第三范式)。通过规范化消除数据冗余,但可能牺牲部分直观性——例如,将“学生-课程”关系拆分为三张表(学生表、课程表、选课关系表)。
尽管关系模型存在语义过载(如用同一表结构表达不同业务关系)等局限,其简洁性和数学严谨性仍使其成为不可替代的数据管理工具。实际应用中,可结合索引优化或混合模型(如NoSQL)弥补性能短板。