課件第二部分關系數(shù)據(jù)庫

1、第二章 關系數(shù)據(jù)庫2.1 關系模型概述2.2 關系數(shù)據(jù)結構2.3 關系的完整性2.4 關系代數(shù)2.5 關系演算2.6 小結1關系數(shù)據(jù)庫簡介1970年，美國IBM公司的E.F.Codd提出關系數(shù)據(jù)模型之后，提出了關系代數(shù)和關系演算的概念1971-1972年，E.F.Codd提出了關系的第一、第二、第三范式1974年，E.F.Codd提出了關系的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 關系數(shù)據(jù)庫2.1 關系模型概述2.2 關系數(shù)據(jù)結構2.3 關系的完整性2.4 關系代數(shù)2.5 關系演算2.6 小結42.1 關系模型概述關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是支持關系模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關系模型的三大組成部分關系數(shù)據(jù)結構關系操作集合關系完整性約束51. 關系模型的數(shù)據(jù)結構單一的數(shù)據(jù)結構-關系現(xiàn)實世界的實體以及實體間的各種聯(lián)系均用關系來表示數(shù)據(jù)的邏輯結構-二維表從用戶角度，關系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結構是一張二維表。 62. 關系操作集合1) 關系操作的種類2) 關系操作的特點3) 關系數(shù)據(jù)語言的種類4) 關系數(shù)據(jù)語言的特點7關系操作集合(續(xù)）1) 常用的關系操作數(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關系操作集合（續(xù)） 2) 關系操作的特點集合操作方式，即操作的對象和結果都是集合。關系模型操作的方式：一次一集合非關系模型操作的方式：一次一記錄9關系操作集合（續(xù)）關系數(shù)據(jù)語言關系代數(shù)語言例如ISBL關系演算語言具有關系代數(shù)和關系演算語言雙重特點的語言，例如SQL元組關系演算語言例如ALPHA, QUEL域關系演算語言例如QBE3）關系數(shù)據(jù)語言的種類10關系操作集合（續(xù)） 4) 關系數(shù)據(jù)語言的特點關系語言是一種高度非過程化的語言具備完備的表達能力，功能強能夠嵌入高級語言中使用113. 關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、關系系統(tǒng)自動支持用戶定義的完整性反映應用領域需要遵循的約束條件，體現(xiàn)了具體領域中的語義約束用戶定義后由系統(tǒng)支持12第二章 關系數(shù)據(jù)庫2.1 關系模型概述2.2 關系數(shù)據(jù)結構2.3 關系的完整性2.4 關系代數(shù)2.5 關系演算2.6 小結132.2 關系數(shù)據(jù)結構關系模型建立在集合代數(shù)的基礎上關系數(shù)據(jù)結構的基本概念關系關系模式關系數(shù)據(jù)庫142.2 關系數(shù)據(jù)結構2.2.1 關系2.2.2 關系模式2.2.3 關系數(shù)據(jù)庫152.2 關系數(shù)據(jù)結構2.2.1 關系2.2.2 關系模式2.2.3 關系數(shù)據(jù)庫162.2.1 關系 域（Domain） 2. 笛卡爾積（Cartesian Product） 3.

5、關系（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一個元組，每列對應一個域。在例2 中，12個元組可列成一張二維表 22233. 關系（Relation） 1) 關系 D1D2Dn的子集叫作在域D1，D2，Dn上的關系，表示為 R（D1，D2，Dn）R：關系名; n：關系的目或度（Degree）例如：D1 = 導師 = 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（導師, 專業(yè), 研究生）就是一個關系24 導 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 敏有意義的關系及其值：研究生學號100110021003候選碼主碼25關系（續(xù)）2) 關系的表示關系也是一個二維表，表的每行對應一個元組，表的每列對應一個域（屬性）。26關系（續(xù)）3) 三類關系基本關系（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： 查詢結果對應的表視圖表：由基本表或其他視圖表導出的表，是虛表，不對應實際存儲的數(shù)據(jù)274）對關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

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 :（學號，姓名，性別，年齡）（學號，姓名，年齡，性別）284）對關系的幾點說明關系可以是一個無限集合但無限關系在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中是無意義的因此，數(shù)據(jù)庫中的關系必須是 有限集合。 295) 基本關系的性質 列是同質的（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 關系數(shù)據(jù)結構2.2.1 關系2.2.2 關系模式2.2.3 關系數(shù)據(jù)庫312.2.2 關系模式1什么是關系模式2定義關系

10、模式3. 關系模式與關系321什么是關系模式關系模式 是 型關系 是 值關系模式是對關系的描述332定義關系模式關系模式可以形式化地表示為： R（U，D，dom，F(xiàn)） R 關系名U 組成該關系的屬性名集合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)依賴關系集合34定義關系模式 (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（導師，專業(yè)，研究生，人，專業(yè)，導師人，研究生人，專業(yè)專業(yè)，F(xiàn)）關系模式的表示如下：35定義關系模式 (續(xù))關系模式通?？梢院営洖?R (U) 或 R (A1，A2，An) R: 關系名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、長度學號：定義為 8位整數(shù)363. 關系模式與關系關系模式對關系的描述，靜態(tài)的、穩(wěn)定的關系 是關系模式在某一時刻的狀態(tài)或內容，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系模式和關系往往統(tǒng)稱為關系372.2 關系數(shù)據(jù)結構2.2.1 關系2.2.2 關系模式2.2.3 關系數(shù)據(jù)庫382.2.3 關系數(shù)據(jù)庫 關系數(shù)據(jù)庫的定義：在一個給定的應用領域中，所有實體及實體之間聯(lián)系的 關系的集合 構成一個關系數(shù)據(jù)庫。 關系數(shù)據(jù)庫模式：關系數(shù)據(jù)庫的型稱為關系數(shù)據(jù)庫模式，是對關系數(shù)據(jù)庫的描述 關系數(shù)據(jù)庫的值：是指數(shù)據(jù)庫中在某一時刻

12、對應的關系的集合39第二章 關系數(shù)據(jù)庫2.1 關系模型概述2.2 關系數(shù)據(jù)結構2.3 關系的完整性2.4 關系代數(shù)2.5 關系演算2.6 小結402.3 關系的完整性 關系模型的完整性規(guī)則： 是對關系的某種約束條件。 關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 是基本關系 R 的主屬性，則屬性 A 不能取空值例：學生（學號，姓名，系別)課程（課程號，課程名，學分）選課（學號，課程號，成績）42實體完整性(續(xù))關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)則是針對基本關系而言的。一個基本表通常對應現(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識。(3)相應地， 關系模型中以主碼作為唯一性標識。(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. 關系間的引用2. 外碼3. 參照完整性規(guī)則44 關系間的引用例 1 學生實體、專業(yè)實體的關系表示如下： 學 生（學號，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 學生關系 的 外碼。 學生關系 是 參照關系。 專業(yè)關系 是 被參照關系。45關系間的引用(續(xù))例 2 學生、課程、選課的關系表示如下： 學生（學號，姓名，性別，專業(yè)號，年齡） 課 程（課程號，課程名，學分） 選 修

14、（學號，課程號，成績） 學號，課程號 是 選修關系的 外碼 學生關系 和 課程關系 是 被參照關系 選課關系 是 參照關系 46學生學生選課課程47關系間的引用(續(xù))例 3 學生實體表示如下： 學生（學號, 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（或屬性組）F 是基本關系 R 的外碼,它與基本關系 S 的主碼 Ks 相對應（基本關系 R 和 S 不一定是不同的關系），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 ：學生關系中，每個元組的“專業(yè)號”屬性只能取下面兩類值：（1）空值，表示尚未給該學生分配專業(yè)（2）非空值，這時該值必須是專業(yè)關系中某個元組的“專業(yè)號”值，表示該學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（學號，課程號，成績）“學號”和“課程號”是選修關系中的主屬性按照實體完整性和參照完整性規(guī)則，它們只能取相應被參照關系中已經(jīng)存在的主碼值51關系的完整性(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