1.4 如何描述数据库

1.4.1 实体与记录

在生活中，我们经常会听到“实体”（Entity）一词，例如，一个部门就可以称为一个实体，又如学生、教师、课程、班级等也可以称为实体。在数据库概念中，实体是所有客观存在的、可以被描述的事物，如计算机、人、课本、桌子等。

在计算机描述这些实体时，采用的方法是针对这些实体所具有的“特征或特性”进行描述，例如，针对学生，可能说明其学号、姓名、性别、年龄、民族等；而针对课程，要描述的应是课程号、课程名称、课程类型、课程学时和学分等。

我们再深入考虑一下，对于不同学生都可以在学号、姓名、性别、年龄等几个方面进行描述，这些描述具有统一格式，但是具体到不同学生的学号、姓名、性别、年龄等是不一样的，因此我们发现，只要是对学生的描述，描述的“格式”都是一样的，在这种格式下，不同的数据体现了不同的实体。

实体与二维表（学生基本情况表）的对应关系如图1.2所示。

通过图1.2我们可以看出，现实生活中表格的每一行（Row）对应一个实体，在数据库中我们把每一“行”称为“一条记录”（Record），数学中称为“一个元组”，而把所有记录组成的表格称为数据库的“表”（Table），实体中的每个特征或特性称为“列”（Column）或“字段”、“属性”、“数据项”，“一条记录”中每个“字段”具体的值称为“数据”，如图1.3所示。

1.4.2 数据库与数据库表

从图1.2中我们可以看出，不同的记录组织在一起就形成了数据库的“表”，也可以说，表是实体的集合，可以用来存储具体的数据。

上面我们还提到了课程等实体形成表后存储在数据库中，一个数据库可以包含多个表（实体），简单地说，数据库就是表的集合。

早期一个数据库就是一个表，现在数据库不仅是表的集合，而且还包括各个表之间的联系。因为现实世界中的实体之间是相互联系的，如学生和课程是存在联系的，它们之间的联系用“选课”来表示。表与表之间是互相联系的，我们把表之间的联系称为“关系”（Relationship），也就是说，数据库包括多个表与表之间的“关系”。

这些“关系”后来被人们高度抽象，成为今天统一的概念，通过键、类型、规则、权限、约束、触发器等抽象概念来表示。

随着数据库的发展和需求的增加，数据库管理还产生了其他一些辅助的功能，为了便于查询产生了存储过程、视图和游标等操作数据库中表的对象，这些也成为数据库的一个重要组成部分。

1.4.3 数据冗余和数据完整性

数据冗余（Redundance）是指一种数据存在多个相同的副本，在数据库系统中可以大大减少数据冗余，提高数据的使用效率。

例如，在学生信息管理系统数据库中的学生奖惩情况表中，使用如表1.1所示的奖惩情况表来记录学生的奖惩信息。

表1.1 奖惩情况表

从表1.1中可以看出，前两条记录的“奖惩类型”中出现“奖励”，后两条记录中出现“处分”，奖励形式中也会存在相同的“三好学生”、“记过”等信息，因而存在重复的数据有简化的必要。

减少数据冗余最常见的方法是分类存储。对表1.1可做如下变化，如表1.2～表1.5所示。

表1.2 调整后奖惩情况表

表1.3 奖惩编码表

表1.4 奖励编码表

表1.5 处分编码表

经过处理可以有效地减少数据冗余，但也会增加数据查找的复杂性，查找受奖励的所有学生信息，需要查找3个表，增加了查找的复杂性，降低了查找效率，所以数据库允许有必要的数据冗余。

数据的完整性（Integrity）是指数据的正确性、有效性和相容性，即将数据控制在有效的范围内，或要求数据之间满足一定的关系。

例如，在学生信息管理系统中，如果删除一个学生的基本情况，那么学生的成绩表、奖惩情况表等表中相关的信息也应删除；一个学校中某学生没有报到，在学生成绩表中却相关的选课情况，明显是假的，而且是造假；增加或删除一个学生的基本情况信息，在班级表中该班级的学生人数也该相应的增加或减少。

因而在设计数据库时，应该考虑数据库不要有太多的数据冗余并确保数据的完整性。