一、關系型數據庫是什么

關系型數據庫，是指采用了關(guan)(guan)(guan)系(xi)模型(xing)來(lai)組織數據(ju)(ju)的(de)(de)(de)數據(ju)(ju)庫，其(qi)以行(xing)和列(lie)的(de)(de)(de)形式存儲數據(ju)(ju)，以便于用戶理(li)解(jie)，關(guan)(guan)(guan)系(xi)型(xing)數據(ju)(ju)庫這一系(xi)列(lie)的(de)(de)(de)行(xing)和列(lie)被稱為表，一組表組成了數據(ju)(ju)庫。用戶通過(guo)查(cha)詢來(lai)檢索數據(ju)(ju)庫中的(de)(de)(de)數據(ju)(ju)，而查(cha)詢是一個(ge)用于限定數據(ju)(ju)庫中某些區域的(de)(de)(de)執行(xing)代(dai)碼。關(guan)(guan)(guan)系(xi)模型(xing)可(ke)以簡單(dan)理(li)解(jie)為二(er)維(wei)(wei)表格(ge)模型(xing)，而一個(ge)關(guan)(guan)(guan)系(xi)型(xing)數據(ju)(ju)庫就是由二(er)維(wei)(wei)表及其(qi)之間的(de)(de)(de)關(guan)(guan)(guan)系(xi)組成的(de)(de)(de)一個(ge)數據(ju)(ju)組織。

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二、關系型數據庫的特點

1、存儲方式：傳(chuan)統的(de)(de)關系型數(shu)據(ju)庫采用表格的(de)(de)儲存方式，數(shu)據(ju)以(yi)行和列的(de)(de)方式進行存儲，要讀取和查詢(xun)都十分方便。

2、存(cun)儲(chu)結(jie)(jie)構(gou)：關系型數(shu)(shu)據(ju)(ju)庫按(an)照結(jie)(jie)構(gou)化的(de)(de)(de)方法存(cun)儲(chu)數(shu)(shu)據(ju)(ju)，每(mei)個(ge)數(shu)(shu)據(ju)(ju)表都必須對(dui)各個(ge)字段定義好（也就是先定義好表的(de)(de)(de)結(jie)(jie)構(gou)），再根據(ju)(ju)表的(de)(de)(de)結(jie)(jie)構(gou)存(cun)入(ru)(ru)數(shu)(shu)據(ju)(ju)，這樣做的(de)(de)(de)好處就是由于(yu)數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)(de)形式和內(nei)容(rong)在(zai)存(cun)入(ru)(ru)數(shu)(shu)據(ju)(ju)之前(qian)就已經定義好了，所以整個(ge)數(shu)(shu)據(ju)(ju)表的(de)(de)(de)可(ke)靠性和穩定性都比(bi)較(jiao)高(gao)，但帶來的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)就是一(yi)旦存(cun)入(ru)(ru)數(shu)(shu)據(ju)(ju)后，如果需要修改數(shu)(shu)據(ju)(ju)表的(de)(de)(de)結(jie)(jie)構(gou)就會十分(fen)困難。

3、存(cun)儲規范(fan)：關(guan)系型數(shu)(shu)(shu)據(ju)庫為了避免重復、規范(fan)化(hua)數(shu)(shu)(shu)據(ju)以及充(chong)分利(li)用好存(cun)儲空(kong)間，把(ba)數(shu)(shu)(shu)據(ju)按照最小關(guan)系表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)的形式進(jin)行存(cun)儲，這樣(yang)數(shu)(shu)(shu)據(ju)管(guan)(guan)理的就可以變得很(hen)清晰(xi)、一(yi)目了然，當然這主要是一(yi)張數(shu)(shu)(shu)據(ju)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)的情況(kuang)(kuang)。如(ru)果(guo)是多(duo)張表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)情況(kuang)(kuang)就不一(yi)樣(yang)了，由于數(shu)(shu)(shu)據(ju)涉(she)及到多(duo)張數(shu)(shu)(shu)據(ju)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)，數(shu)(shu)(shu)據(ju)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)之間存(cun)在(zai)著復雜(za)的關(guan)系，隨著數(shu)(shu)(shu)據(ju)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)數(shu)(shu)(shu)量(liang)的增加，數(shu)(shu)(shu)據(ju)管(guan)(guan)理會越來越復雜(za)。

4、擴(kuo)展方(fang)式：由于關(guan)系(xi)型數(shu)(shu)(shu)據(ju)庫(ku)將數(shu)(shu)(shu)據(ju)存(cun)儲在數(shu)(shu)(shu)據(ju)表中，數(shu)(shu)(shu)據(ju)操作(zuo)的(de)瓶頸出(chu)現在多張數(shu)(shu)(shu)據(ju)表的(de)操作(zuo)中，而(er)且(qie)數(shu)(shu)(shu)據(ju)表越多這個(ge)問題越嚴(yan)重，如果要緩解這個(ge)問題，只能(neng)提高處理能(neng)力，也就(jiu)是(shi)選擇速度更快性能(neng)更高的(de)計算機，這樣的(de)方(fang)法雖然(ran)可以一(yi)定的(de)拓(tuo)展空間，但這樣的(de)拓(tuo)展空間一(yi)定有非常有限的(de)，也就(jiu)是(shi)關(guan)系(xi)型數(shu)(shu)(shu)據(ju)庫(ku)只具備縱向擴(kuo)展能(neng)力。

5、查(cha)詢方(fang)式：關系型數據(ju)(ju)庫采(cai)用結(jie)構化查(cha)詢語言(yan)（即SQL）來(lai)對(dui)數據(ju)(ju)庫進行查(cha)詢，SQL早已(yi)獲得(de)了各個數據(ju)(ju)庫廠商的支(zhi)持(chi)，成為(wei)數據(ju)(ju)庫行業的標準，它(ta)能夠支(zhi)持(chi)數據(ju)(ju)庫的CRUD（增加，查(cha)詢，更(geng)新，刪除(chu)）操作(zuo)，具有(you)非常強大的功能，SQL可以采(cai)用類似索引(yin)的方(fang)法來(lai)加快(kuai)查(cha)詢操作(zuo)。

6、規(gui)范(fan)化(hua)：在數(shu)(shu)(shu)據庫的(de)(de)設計(ji)開(kai)(kai)發(fa)過程中開(kai)(kai)發(fa)人員(yuan)通常會面(mian)對同時(shi)需要(yao)對一個或(huo)者多(duo)(duo)個數(shu)(shu)(shu)據實(shi)體（包括數(shu)(shu)(shu)組、列表(biao)和(he)嵌套數(shu)(shu)(shu)據）進(jin)行操作，這(zhe)樣(yang)在關系(xi)(xi)型(xing)(xing)數(shu)(shu)(shu)據庫中，一個數(shu)(shu)(shu)據實(shi)體一般首先要(yao)分割成多(duo)(duo)個部分，然后再對分割的(de)(de)部分進(jin)行規(gui)范(fan)化(hua)，規(gui)范(fan)化(hua)以(yi)后再分別(bie)存入到(dao)多(duo)(duo)張關系(xi)(xi)型(xing)(xing)數(shu)(shu)(shu)據表(biao)中，這(zhe)是(shi)一個復雜的(de)(de)過程。好消息(xi)是(shi)隨著(zhu)軟(ruan)件技術的(de)(de)發(fa)展，相當多(duo)(duo)的(de)(de)軟(ruan)件開(kai)(kai)發(fa)平臺都提(ti)供(gong)一些(xie)簡單的(de)(de)解(jie)決方法，例如，可(ke)以(yi)利用ORM層(ceng)（也就是(shi)對象關系(xi)(xi)映(ying)射(she)）來將(jiang)數(shu)(shu)(shu)據庫中對象模型(xing)(xing)映(ying)射(she)到(dao)基于SQL的(de)(de)關系(xi)(xi)型(xing)(xing)數(shu)(shu)(shu)據庫中去以(yi)及進(jin)行不同類(lei)型(xing)(xing)系(xi)(xi)統的(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據之間(jian)的(de)(de)轉(zhuan)換。

7、事(shi)(shi)(shi)務(wu)(wu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)：關系型(xing)(xing)數(shu)據(ju)庫(ku)強調ACID規則(ze)（原子(zi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)（Atomicity）、一致性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)（Consistency）、隔離(li)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)（Isolation）、持久性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)（Durability）），可(ke)以滿足對事(shi)(shi)(shi)務(wu)(wu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)要(yao)(yao)(yao)(yao)求較高或(huo)者(zhe)(zhe)需(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)進(jin)行復雜數(shu)據(ju)查詢的(de)數(shu)據(ju)操(cao)作(zuo)，而且(qie)可(ke)以充分滿足數(shu)據(ju)庫(ku)操(cao)作(zuo)的(de)高性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)和操(cao)作(zuo)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)要(yao)(yao)(yao)(yao)求。并(bing)且(qie)關系型(xing)(xing)數(shu)據(ju)庫(ku)十分強調數(shu)據(ju)的(de)強一致性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，對于事(shi)(shi)(shi)務(wu)(wu)的(de)操(cao)作(zuo)有(you)很好的(de)支持。關系型(xing)(xing)數(shu)據(ju)庫(ku)可(ke)以控制事(shi)(shi)(shi)務(wu)(wu)原子(zi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)細(xi)粒度，并(bing)且(qie)一旦操(cao)作(zuo)有(you)誤(wu)或(huo)者(zhe)(zhe)有(you)需(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)，可(ke)以馬上回(hui)滾事(shi)(shi)(shi)務(wu)(wu)。

8、讀寫(xie)性能：關系型(xing)數(shu)據庫(ku)十分強調數(shu)據的一致性，并(bing)為此(ci)降(jiang)低讀寫(xie)性能付(fu)出(chu)了巨(ju)大(da)的代(dai)價，雖然關系型(xing)數(shu)據庫(ku)存儲數(shu)據和(he)處理(li)數(shu)據的可靠性很不錯，但一旦(dan)面對海量數(shu)據的處理(li)的時候效(xiao)率就(jiu)會(hui)變得(de)很差，特別是遇到高并(bing)發讀寫(xie)的時候性能就(jiu)會(hui)下降(jiang)的非(fei)常厲(li)害。

9、授權方(fang)式：關系型數據庫(ku)常見的(de)有(you)Oracle，SQLServer，DB2，Mysql，除了(le)Mysql大多數的(de)關系型數據庫(ku)如果要使用都(dou)需要支付一筆價(jia)格高昂的(de)費用，即(ji)使是免費的(de)Mysql性能也(ye)受(shou)到了(le)諸多的(de)限制。

三、關系型數據庫設計原則

在進行關系(xi)型(xing)數據(ju)庫的設計(ji)過程中，要遵(zun)循以下幾個原則，借此可以提高數據(ju)庫的存(cun)儲效率(lv)、數據(ju)完整性(xing)(xing)和(he)可擴展性(xing)(xing)。

1、命名規范化

在(zai)概念模(mo)型設計中(zhong)，對(dui)于出現的(de)實體、屬(shu)性(xing)及(ji)相關(guan)表的(de)結構(gou)要統一(yi)。例如在(zai)數據庫(ku)設計中(zhong)，指(zhi)定學生Sstudent，專(zhuan)指(zhi)本科生，相關(guan)的(de)屬(shu)性(xing)有：學號(hao)、姓名、性(xing)別、出生年(nian)月等，及(ji)每個(ge)屬(shu)性(xing)的(de)類型、長度、取(qu)值范圍等都(dou)要進行確定，這樣就能保證在(zai)命名時(shi)不會出現同名異(yi)(yi)義(yi)或異(yi)(yi)名同義(yi)、屬(shu)性(xing)特征及(ji)結構(gou)沖(chong)突等問題。

2、數據的一致性和完整性

在關系型數據(ju)庫中可以采用域完(wan)整(zheng)性(xing)、實體完(wan)整(zheng)性(xing)和(he)參照(zhao)完(wan)整(zheng)性(xing)等約束(shu)條件來滿足其數據(ju)的一致性(xing)和(he)完(wan)整(zheng)性(xing)，用check、default、null、主鍵和(he)外鍵約束(shu)來實現(xian)。

3、數據冗余

數(shu)(shu)據(ju)庫中(zhong)的數(shu)(shu)據(ju)應(ying)盡可能地(di)減少(shao)冗余，這就(jiu)意味(wei)著重復數(shu)(shu)據(ju)應(ying)該減少(shao)到(dao)最少(shao)。例如：若一(yi)個(ge)部門職員(yuan)的電話存(cun)儲在(zai)不同(tong)的表中(zhong)，假設該職員(yuan)的電話號碼發生變化(hua)時，冗余數(shu)(shu)據(ju)的存(cun)在(zai)就(jiu)要求對(dui)多(duo)個(ge)表進行更新(xin)操(cao)作，若某(mou)個(ge)表不幸被忽略(lve)了，那么就(jiu)會造成數(shu)(shu)據(ju)不一(yi)致的情(qing)況。所以在(zai)數(shu)(shu)據(ju)庫設計中(zhong)一(yi)定要盡可能存(cun)在(zai)少(shao)地(di)冗余。

4、范式理論

在(zai)關系(xi)數(shu)(shu)據庫設(she)(she)計時，一(yi)般(ban)是通(tong)過設(she)(she)計滿足某一(yi)范式來獲得一(yi)個(ge)好的(de)數(shu)(shu)據庫模式，通(tong)常(chang)認為3NF在(zai)性能、擴展性和數(shu)(shu)據完整性方面達到了最好的(de)平(ping)衡，因此,一(yi)般(ban)數(shu)(shu)據庫設(she)(she)計要(yao)求達到3NF，消除(chu)數(shu)(shu)據依賴(lai)中(zhong)不合理的(de)部分(fen)，最終實(shi)現使一(yi)個(ge)關系(xi)僅描(miao)述一(yi)個(ge)實(shi)體(ti)或者實(shi)體(ti)間一(yi)種聯系(xi)的(de)目的(de)。

四、關系型數據庫設計步驟

關系型數據庫設(she)計的過程可大體分為四個時(shi)期七(qi)個階(jie)段(duan)。

1、用(yong)戶(hu)需(xu)(xu)求(qiu)分析時期，主(zhu)要是(shi)了解和(he)分析用(yong)戶(hu)對數(shu)據的功能(neng)需(xu)(xu)求(qiu)和(he)應用(yong)需(xu)(xu)求(qiu)，是(shi)整個設(she)計過程的基礎，事關整個數(shu)據庫應用(yong)系(xi)統設(she)計的成敗(bai)。

2、數(shu)據庫設計時(shi)期(qi)，主要是將用(yong)戶需求進行綜合、歸(gui)納與抽象，形成一個(ge)獨立于具體(ti)DBMS的數(shu)據模(mo)型，可用(yong)實體(ti)—聯系模(mo)型來表示，然后(hou)將其轉換為已(yi)選(xuan)好的關(guan)系型數(shu)據庫管理系統RDBMS所支持(chi)的一組關(guan)系模(mo)式(shi)并為其選(xuan)取一個(ge)適(shi)合應(ying)用(yong)環(huan)境的物理結構(gou)，包(bao)括存(cun)儲結構(gou)和存(cun)取方法。

3、數據庫實(shi)現時期(qi)，包(bao)括數據庫結構創(chuang)建(jian)階段和應用行(xing)為設計與實(shi)現階段，是根據數據庫的(de)物(wu)理模型(xing)創(chuang)建(jian)數據庫、創(chuang)建(jian)表、創(chuang)建(jian)索(suo)引(yin)、創(chuang)建(jian)聚簇等。

4、數據庫(ku)運行(xing)與維護時期，最后(hou)一個(ge)階段(duan)則(ze)是(shi)數據庫(ku)應(ying)用系統經過試運行(xing)后(hou)即(ji)可投入正(zheng)式運行(xing)。