課件第二部分關(guān)系數(shù)據(jù)庫

1、第二章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫2.1 關(guān)系模型概述2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.3 關(guān)系的完整性2.4 關(guān)系代數(shù)2.5 關(guān)系演算2.6 小結(jié)1關(guān)系數(shù)據(jù)庫簡介1970年，美國IBM公司的E.F.Codd提出關(guān)系數(shù)據(jù)模型之后，提出了關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算的概念1971-1972年，E.F.Codd提出了關(guān)系的第一、第二、第三范式1974年，E.F.Codd提出了關(guān)系的BC范式1976年，F(xiàn)agin提出了第四范式，后來又有人提出第五范式 80年代后，關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)成為最重要、最流行的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2關(guān)系數(shù)據(jù)庫的典型實例典型實驗系統(tǒng)System RUniversity INGRES典型商用系統(tǒng)ORACLESYBASEINFOR

2、MIXDB2INGRES3第二章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫2.1 關(guān)系模型概述2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.3 關(guān)系的完整性2.4 關(guān)系代數(shù)2.5 關(guān)系演算2.6 小結(jié)42.1 關(guān)系模型概述關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是支持關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系模型的三大組成部分關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系操作集合關(guān)系完整性約束51. 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-關(guān)系現(xiàn)實世界的實體以及實體間的各種聯(lián)系均用關(guān)系來表示數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)-二維表從用戶角度，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表。 62. 關(guān)系操作集合1) 關(guān)系操作的種類2) 關(guān)系操作的特點3) 關(guān)系數(shù)據(jù)語言的種類4) 關(guān)系數(shù)據(jù)語言的特點7關(guān)系操作集合(續(xù)）1) 常用的關(guān)系操作數(shù)據(jù)查詢選擇、

3、投影、連接、除、并、交、差數(shù)據(jù)更新插入、刪除、修改8關(guān)系操作集合（續(xù)） 2) 關(guān)系操作的特點集合操作方式，即操作的對象和結(jié)果都是集合。關(guān)系模型操作的方式：一次一集合非關(guān)系模型操作的方式：一次一記錄9關(guān)系操作集合（續(xù)）關(guān)系數(shù)據(jù)語言關(guān)系代數(shù)語言例如ISBL關(guān)系演算語言具有關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算語言雙重特點的語言，例如SQL元組關(guān)系演算語言例如ALPHA, QUEL域關(guān)系演算語言例如QBE3）關(guān)系數(shù)據(jù)語言的種類10關(guān)系操作集合（續(xù)） 4) 關(guān)系數(shù)據(jù)語言的特點關(guān)系語言是一種高度非過程化的語言具備完備的表達(dá)能力，功能強能夠嵌入高級語言中使用113. 關(guān)系的三類完整性約束實體完整性參照完整性這2種完整性通常由

4、關(guān)系系統(tǒng)自動支持用戶定義的完整性反映應(yīng)用領(lǐng)域需要遵循的約束條件，體現(xiàn)了具體領(lǐng)域中的語義約束用戶定義后由系統(tǒng)支持12第二章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫2.1 關(guān)系模型概述2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.3 關(guān)系的完整性2.4 關(guān)系代數(shù)2.5 關(guān)系演算2.6 小結(jié)132.2 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型建立在集合代數(shù)的基礎(chǔ)上關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念關(guān)系關(guān)系模式關(guān)系數(shù)據(jù)庫142.2 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.2.1 關(guān)系2.2.2 關(guān)系模式2.2.3 關(guān)系數(shù)據(jù)庫152.2 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.2.1 關(guān)系2.2.2 關(guān)系模式2.2.3 關(guān)系數(shù)據(jù)庫162.2.1 關(guān)系 域（Domain） 2. 笛卡爾積（Cartesian Product） 3.

5、關(guān)系（Relation）17 域（Domain） 域： 例：整數(shù)實數(shù)大于 0 并且小于 100 的正整數(shù)所有同學(xué)的名字男，女是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。182. 笛卡爾積（Cartesian Product） 笛卡爾積： 給定一組域 D1，D2，Dn，這些域中可以有相同的。D1，D2，Dn的笛卡爾積為： D1D2Dn（d1，d2，dn）diDi，i1，2，n19笛卡爾積 例1有3個域，A（a1，a2），B（b1，b2，b3），C（c1，c2）， 則A，B，C的笛卡兒積為： ABC ( a1，b1，c1)，(a1 ，b1，c2)， (a1 ，b2， c1)，(a1 ，b2 c2)， (a1

6、 ，b3， c1)，(a1 ，b3，c2)， ( a2，b1， c1)，(a2 ，b1，c2)， (a2 ，b2， c1)，(a2 ，b2，c2)， (a2 ，b3， c1)，(a2 ，b3，c2) 元 組分 量基 數(shù)20笛卡爾積 例2有3個域：D1 = SUPERVISOR = 張清玫，劉逸 ， D2 = SPECIALITY = 計算機專業(yè)，信息專業(yè)， D3 = POSTGRADUATE = 李勇，劉晨，王敏則 D1D2D3 (張清玫, 計算機專業(yè), 李勇), (張清玫,計算機專業(yè), 劉晨)， (張清玫，計算機專業(yè), 王敏)，(張清玫, 信息專業(yè), 李勇)， (張清玫，信息專業(yè)，劉晨)，(

7、張清玫，信息專業(yè)，王敏)， (劉逸，計算機專業(yè)，李勇)，(劉逸，計算機專業(yè)，劉晨)， (劉逸，計算機專業(yè)，王敏)，(劉逸，信息專業(yè)，李勇)， (劉逸，信息專業(yè)，劉晨)，(劉逸，信息專業(yè)，王敏) 21笛卡爾積（續(xù)) 笛卡爾積的表示方法二維表表中的每行對應(yīng)一個元組，每列對應(yīng)一個域。在例2 中，12個元組可列成一張二維表 22233. 關(guān)系（Relation） 1) 關(guān)系 D1D2Dn的子集叫作在域D1，D2，Dn上的關(guān)系，表示為 R（D1，D2，Dn）R：關(guān)系名; n：關(guān)系的目或度（Degree）例如：D1 = 導(dǎo)師 = 張清玫，劉逸 D2 = 專業(yè) = 計算機專業(yè)，信息專業(yè) D3 = 研究生=

8、李勇，劉晨，王敏則 SAP（導(dǎo)師, 專業(yè), 研究生）就是一個關(guān)系24 導(dǎo) 師 專 業(yè)研究生姓名張清玫信息專業(yè)李 勇張清玫信息專業(yè)劉 晨劉 逸信息專業(yè)王 敏有意義的關(guān)系及其值：研究生學(xué)號100110021003候選碼主碼25關(guān)系（續(xù)）2) 關(guān)系的表示關(guān)系也是一個二維表，表的每行對應(yīng)一個元組，表的每列對應(yīng)一個域（屬性）。26關(guān)系（續(xù)）3) 三類關(guān)系基本關(guān)系（基本表或基表）：實際存在的表，是實際存儲數(shù)據(jù)的邏輯表示查詢表： 查詢結(jié)果對應(yīng)的表視圖表：由基本表或其他視圖表導(dǎo)出的表，是虛表，不對應(yīng)實際存儲的數(shù)據(jù)274）對關(guān)系的幾點說明笛卡爾積不滿足交換律，即 (d1，d2，dn )(d2，d1，dn )但關(guān)

9、系滿足交換律，即 (d1，d2, ，di，dj ,，dn）=（d1, d2, ，dj ，di ，dn）（i，j = 1，2，n）例如 :（學(xué)號，姓名，性別，年齡）（學(xué)號，姓名，年齡，性別）284）對關(guān)系的幾點說明關(guān)系可以是一個無限集合但無限關(guān)系在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中是無意義的因此，數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系必須是 有限集合。 295) 基本關(guān)系的性質(zhì) 列是同質(zhì)的（Homogeneous） 不同的列可出自同一個域 列的順序無所謂 任意兩個元組不能完全相同 行的順序無所謂分量必須取原子值302.2 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.2.1 關(guān)系2.2.2 關(guān)系模式2.2.3 關(guān)系數(shù)據(jù)庫312.2.2 關(guān)系模式1什么是關(guān)系模式2定義關(guān)系

10、模式3. 關(guān)系模式與關(guān)系321什么是關(guān)系模式關(guān)系模式 是 型關(guān)系 是 值關(guān)系模式是對關(guān)系的描述332定義關(guān)系模式關(guān)系模式可以形式化地表示為： R（U，D，dom，F(xiàn)） R 關(guān)系名U 組成該關(guān)系的屬性名集合D 屬性組 U 中屬性所來自的域dom 屬性向域的映象集合F 屬性間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系集合34定義關(guān)系模式 (續(xù))例:D1人（張清玫, 劉逸, 李勇, 劉 晨, 王 敏） D2專業(yè)（計算機專業(yè)，信息專業(yè)） R（導(dǎo)師，專業(yè)，研究生，人，專業(yè)，導(dǎo)師人，研究生人，專業(yè)專業(yè)，F(xiàn)）關(guān)系模式的表示如下：35定義關(guān)系模式 (續(xù))關(guān)系模式通?？梢院営洖?R (U) 或 R (A1，A2，An) R: 關(guān)系名A1，

11、A2，An : 屬性名注：域名及屬性向域的映象常常直接說明為 屬性的類型、長度學(xué)號：定義為 8位整數(shù)363. 關(guān)系模式與關(guān)系關(guān)系模式對關(guān)系的描述，靜態(tài)的、穩(wěn)定的關(guān)系 是關(guān)系模式在某一時刻的狀態(tài)或內(nèi)容，是數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的具體值，是動態(tài)的、隨時間不斷變化的關(guān)系模式和關(guān)系往往統(tǒng)稱為關(guān)系372.2 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.2.1 關(guān)系2.2.2 關(guān)系模式2.2.3 關(guān)系數(shù)據(jù)庫382.2.3 關(guān)系數(shù)據(jù)庫 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的定義：在一個給定的應(yīng)用領(lǐng)域中，所有實體及實體之間聯(lián)系的 關(guān)系的集合 構(gòu)成一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式：關(guān)系數(shù)據(jù)庫的型稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式，是對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的描述 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的值：是指數(shù)據(jù)庫中在某一時刻

12、對應(yīng)的關(guān)系的集合39第二章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫2.1 關(guān)系模型概述2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.3 關(guān)系的完整性2.4 關(guān)系代數(shù)2.5 關(guān)系演算2.6 小結(jié)402.3 關(guān)系的完整性 關(guān)系模型的完整性規(guī)則： 是對關(guān)系的某種約束條件。 關(guān)系模型中三類完整性約束：實體完整性參照完整性用戶定義的完整性412.3.1 實體完整性規(guī)則2.1 若屬性 A 是基本關(guān)系 R 的主屬性，則屬性 A 不能取空值例：學(xué)生（學(xué)號，姓名，系別)課程（課程號，課程名，學(xué)分）選課（學(xué)號，課程號，成績）42實體完整性(續(xù))關(guān)系模型必須遵守實體完整性規(guī)則的原因:(1) 實體完整性規(guī)則是針對基本關(guān)系而言的。一個基本表通常對應(yīng)現(xiàn)實世界的一個實體集

13、。(2) 現(xiàn)實世界中的實體和實體間的聯(lián)系都是可區(qū)分的，即它們具有某種唯一性標(biāo)識。(3)相應(yīng)地， 關(guān)系模型中以主碼作為唯一性標(biāo)識。(4) 主碼中的屬性即主屬性不能取空值。432.3.2 參照完整性1. 關(guān)系間的引用2. 外碼3. 參照完整性規(guī)則44 關(guān)系間的引用例 1 學(xué)生實體、專業(yè)實體的關(guān)系表示如下： 學(xué) 生（學(xué)號，姓名，性別，專業(yè)號，年齡） 專 業(yè)（專業(yè)號，專業(yè)名） 專業(yè)號 是 學(xué)生關(guān)系 的 外碼。 學(xué)生關(guān)系 是 參照關(guān)系。 專業(yè)關(guān)系 是 被參照關(guān)系。45關(guān)系間的引用(續(xù))例 2 學(xué)生、課程、選課的關(guān)系表示如下： 學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，專業(yè)號，年齡） 課 程（課程號，課程名，學(xué)分） 選 修

14、（學(xué)號，課程號，成績） 學(xué)號，課程號 是 選修關(guān)系的 外碼 學(xué)生關(guān)系 和 課程關(guān)系 是 被參照關(guān)系 選課關(guān)系 是 參照關(guān)系 46學(xué)生學(xué)生選課課程47關(guān)系間的引用(續(xù))例 3 學(xué)生實體表示如下： 學(xué)生（學(xué)號, 姓名, 性別, 專業(yè)號, 年齡, 班長）48 參照完整性規(guī)則定義： 若屬性（或?qū)傩越M）F 是基本關(guān)系 R 的外碼,它與基本關(guān)系 S 的主碼 Ks 相對應(yīng)（基本關(guān)系 R 和 S 不一定是不同的關(guān)系），則對于 R 中每個元組在 F 上的值必須為： 或者取空值（F 的每個屬性值均為空值） 或者等于 S 中某個元組的 主碼值。49參照完整性規(guī)則(續(xù)) 例1 ：學(xué)生關(guān)系中，每個元組的“專業(yè)號”屬性只能取下面兩類值：（1）空值，表示尚未給該學(xué)生分配專業(yè)（2）非空值，這時該值必須是專業(yè)關(guān)系中某個元組的“專業(yè)號”值，表示該學(xué)生不可能分配到一個不存在的專業(yè)中50參照完整性規(guī)則(續(xù)) 例2 選修（學(xué)號，課程號，成績）“學(xué)號”和“課程號”是選修關(guān)系中的主屬性按照實體完整性和參照完整性規(guī)則，它們只能取相應(yīng)被參照關(guān)系中已經(jīng)存在的主碼值51關(guān)系的完整性(續(xù))2.3.1 實體完整性2.3.2. 參照完整性2.3.3. 用戶定義的完整性522.3.3 用戶定義的完整性用戶定義的完整性：是針對