數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用：chap02-1-關(guān)系定義

數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用第二章關(guān)系模型(一)2.1

數(shù)據(jù)模型2.2

關(guān)系模型2.3

關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

—在SQL中定義關(guān)系模式2.4關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作

—關(guān)系代數(shù)

第二章內(nèi)容提要實(shí)質(zhì)是用于描述數(shù)據(jù)的一種表示法。它由三個(gè)部分組成：1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.數(shù)據(jù)操作3.數(shù)據(jù)約束

問題1.數(shù)據(jù)模型是什么？2.1數(shù)據(jù)模型概述數(shù)據(jù)模型三要素

目前，兩種最重要的數(shù)據(jù)模型：1.關(guān)系模型，基于關(guān)系(也稱為表)2.半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型，典型代表是XML其他數(shù)據(jù)模型：對(duì)象—關(guān)系模型(發(fā)展趨勢(shì))面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫模型層次模型、網(wǎng)狀模型(已過時(shí))數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)模型

√關(guān)系模型是基于表的，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是表(也稱關(guān)系)，其數(shù)據(jù)操作是面向表的，其數(shù)據(jù)約束是限制表中數(shù)據(jù)的。關(guān)系示例——MoviestitlemYearmLengenreGoneWiththeWind1939231dramaKungFuPanda2201190animationMovies<Movies>

<Movie

title=“Gonewiththewind”>

<mYear>1939</mYear>

<mLen>231</mLen>

<Genre>drama</Genre>

</Movie>

<Movie

title=“KungFuPanda2”>

<mYear>2011</mYear>

<mLen>90</mLen>

<Genre>animation</Genre>

</Movie></Movies>XML文件示例——Movies2.2關(guān)系模型基礎(chǔ)關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：二維表,稱為關(guān)系。例2.1Movies關(guān)系titlemYearmLengenreGoneWiththeWind1939231dramaStarWars1977124sciFiKungFuPanda2201190animationMovies1.屬性(Attributes)：一個(gè)關(guān)系中的列稱為屬性。

如例2.1中title，mYear，mLen，genre。

屬性名在各列頭，描述其值的含義。2.關(guān)系模式(Schemas)：一個(gè)關(guān)系的名稱及其所有屬性集成為該關(guān)系的模式。表示為，

關(guān)系名(屬性1，屬性2，…)

其中，屬性的次序任意。

如Movies關(guān)系模式為，Movies(title,mYear,mLen,genre)關(guān)系的相關(guān)術(shù)語(一)3.關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式(relationaldatabaseschema)

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，一個(gè)數(shù)據(jù)庫是由一個(gè)或多個(gè)關(guān)系組成的。組成一個(gè)數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模式的集合，就稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式，簡稱數(shù)據(jù)庫模式。4.元組(Tuples)一個(gè)關(guān)系中的行(除屬性名所在的頭行外)稱為元組。每一元組在每列上只有一個(gè)元素。元組的次序任意。

如(StarWars,1977,124,sciFi)，是例2.1Movies的第二個(gè)元組。關(guān)系的相關(guān)術(shù)語(二)5.域(Domains):或?qū)傩缘臄?shù)據(jù)類型

關(guān)系模型要求元組在每一屬性上的取值不可再分，且屬性取值應(yīng)在一個(gè)域(Domains)內(nèi)。

這就要求，屬性的數(shù)據(jù)類型只能是基本數(shù)據(jù)類型，

如整型,字符串等。不能是包含多項(xiàng)元素的復(fù)合類型，如結(jié)構(gòu)、數(shù)組等。

如在例2.1Movies關(guān)系中，各屬性域如下：title:字符串,mYear:日期,mLen:整型,genre:字符串

關(guān)系的相關(guān)術(shù)語(三)titlemYearmLengenreGoneWiththeWind1939231dramaStarWars1977124sciFiKungFuPanda2201190animation相同的關(guān)系，不同的展示titlemYearmLengenreStarWars1977124sciFiGoneWiththeWind1939231dramaKungFuPanda2201190animationmYeartitlemLengenre1939GoneWiththeWind231drama1977StarWars124sciFi2011KungFuPanda290animation例2.2一個(gè)有n個(gè)元組、m個(gè)屬性的關(guān)系實(shí)例，有多少種不同的展示？6.關(guān)系的鍵(Keys)關(guān)系模型提供的一種數(shù)據(jù)約束

關(guān)系模型要求，一個(gè)關(guān)系中每一個(gè)元組都是唯一的，不允許存在完全相同的元組。鍵(或稱超鍵)是一個(gè)關(guān)系的屬性集，它能保證該關(guān)系的所有元組在這個(gè)屬性集上取值各不相同。換句話說，鍵是能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的屬性集。候選鍵是鍵的一個(gè)最小屬性子集，它既保持了鍵的唯一性，又不可縮減。一個(gè)關(guān)系可以有多個(gè)候選鍵，選擇其一作為主鍵(PrimaryKey)。

在關(guān)系模式中主鍵用下線標(biāo)記。

如Movies(title,mYear,mLen,genre)

關(guān)系的相關(guān)術(shù)語（四）Movies(title,mYear,mLen,genre,studioName,producerNo)MovieStar(name,address,gender,birthday)StarsIn(movieTitle,movieYear,starName)MovieExec(name,address,execNo,netWorth)Studio(name,address,presNo)例2.3下列關(guān)系中的主鍵問題：每個(gè)關(guān)系的候選鍵有哪些？從中選擇主鍵。電影關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式思考：根據(jù)上述6個(gè)基本概念，請(qǐng)同學(xué)們分析關(guān)系具有哪些基本性質(zhì)？SQL(StructuredQueryLanguage)是用于描述和操作關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)語言。

主要包括兩個(gè)方面內(nèi)容：1)

數(shù)據(jù)定義子語言(Data-Definitionsublanguage)

用于定義數(shù)據(jù)庫模式2)數(shù)據(jù)操作子語言(Data-Manipulationsublanguage)

用于查詢或更新數(shù)據(jù)庫2.3在SQL中定義關(guān)系模式SQL中有三種不同的關(guān)系：表(tables)，存儲(chǔ)式的關(guān)系，是最常用的一種。它存于數(shù)據(jù)庫中，可被更新和查詢。視圖(views)，非存儲(chǔ)的，計(jì)算時(shí)根據(jù)需要可全部或部分構(gòu)建的關(guān)系。臨時(shí)表，由SQL語言處理器在執(zhí)行查詢或更新操作時(shí)臨時(shí)構(gòu)建，處理器結(jié)束工作后即釋放。SQL中的關(guān)系用CreateTable定義這種關(guān)系模式用CreateView定義視圖模式字符串類型：char(n)長度為n的定長字符串,存n個(gè)字符，n/2個(gè)漢字varchar(n)變長字符串,長度不超過n注意：SQL中字符串常量用單引號(hào)括起。如‘王文’整型數(shù)：int,

4字節(jié)(T-SQL)-2^31~2^31-1smallint,2個(gè)字節(jié)(T-SQL)

-2^15~2^15-1

近似數(shù)字real4字節(jié)(T-SQL)float存儲(chǔ)數(shù)據(jù)范圍較real大

SQL基本數(shù)據(jù)類型（一）精確數(shù)字:decimal(n,d)和numeric(n,d)固定精度的數(shù)據(jù)，n是數(shù)字位數(shù)，d是小數(shù)位數(shù)。

money

和smallmoney

等

存儲(chǔ)8字節(jié)存儲(chǔ)4字節(jié)日期和時(shí)間類型

date、

time、datetime

等

‘yyyy-mm-dd’

‘hh:mm:ss.d’http:///zh-cn/library/ms187752.aspxSQL基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型（二）語法格式：

CREATETABLE表名(

屬性1類型

基于屬性的約束,

屬性2類型

基于屬性的約束,

┇

屬性n類型

基于屬性的約束,

基于元組的約束，┇)表定義(或稱關(guān)系模式定義)例2.4最簡單的表定義

要求：

給出MovieStar的表定義，暫不考慮約束。CREATETABLE

MovieStar(namevarchar(30),addressvarchar(200),genderchar(1)

,birthdaydate

)例2.5請(qǐng)給出Movies關(guān)系的最簡關(guān)系模式定義,

暫不考慮約束。課堂練習(xí)CREATETABLEMovies(titlevarchar(50),mYearint,mLenint,genrevarchar(10),studioNamevarchar(100), producerNochar(6))ALTERTABLE表名ADD

屬性

類型

ALTERTABLE表名DROP

屬性1.完全刪除已存在的表(包括表模式和元組)

DROPTABLE表名2.修改已存在的表較常用

刪除/修改關(guān)系模式增加屬性，要指明類型刪除屬性要求：在MovieStar關(guān)系模式中添加phone屬性，電話號(hào)碼可取長為11的定長字符串。例2.6修改MovieStar模式ALTERTABLEMovieStar

ADD

phone

char(11)說明：新加屬性phone后，系統(tǒng)默認(rèn)其值為NULL。

NULL是“無值”或“空”的意思。默認(rèn)為Null,意味著該屬性值在沒有獲得實(shí)際值時(shí)，可以為空。作用：當(dāng)向表中添加或修改一個(gè)元組時(shí)，若其中某屬性實(shí)際值未知，則或者取NULL，或者指定一個(gè)常用值。這個(gè)常用值就稱為默認(rèn)值,用關(guān)鍵字DEFAULT來聲明。定義表時(shí)，設(shè)置default約束的方法:例如,設(shè)置MovieStar中g(shù)ender的默認(rèn)值為‘M’，

genderchar(1)

DEFAULT

‘M’

默認(rèn)值約束CREATETABLE

表名(……

屬性類型

DEFAULT

默認(rèn)值，……)

作用：保證一個(gè)關(guān)系中任意兩個(gè)元組在主鍵上的取值不同，稱為實(shí)體完整性約束。任何違反此約束的插入或更新操作都將被拒絕。聲明主鍵：

在表定義時(shí)(CREATETABLE語句)，有兩種方法當(dāng)主鍵是單一屬性時(shí)，在聲明屬性的同時(shí)指定主鍵?！趯傩缘募s束聲明法當(dāng)主鍵是多屬性的集合時(shí)，則在所有屬性聲明之后，單獨(dú)添加主鍵聲明子句?！谠M的約束聲明法主鍵(PrimaryKey)約束聲明主鍵的關(guān)鍵字：PRIMARYKEY

其構(gòu)成屬性的取值均不許NULL。聲明主鍵例2.7給出MovieStar表定義，name屬性有唯一性，可做主鍵。用PRIMARYKEY聲明主鍵。

CREATETABLEMovieStar(namevarchar(30)PRIMARYKEY,addressvarchar(200),genderchar(1),birthdaydate)CREATETABLEMovieStar(namevarchar(30),addressvarchar(200),genderchar(1),birthdaydate

,

PRIMARYKEY(name))或由多屬性構(gòu)成的主鍵，被稱為復(fù)合鍵。例2.8請(qǐng)給出Movies關(guān)系的關(guān)系模式定義，

設(shè){title,mYear}為主鍵。例2.8聲明復(fù)合鍵

CREATETABLEMovies(

titlevarchar(50),mYearint,mLenint,genrevarchar(10),studioNamevarchar(100), producerNochar(6)

,

PRIMARYKEY(title,mYear))表間的聯(lián)系在任意兩個(gè)有聯(lián)系的表中，雙方起聯(lián)系作用的屬性取值具有參照和被參照的關(guān)系。這是另一種約束，即參照完整性約束，也稱外鍵約束。Movies(title,mYear,mLen,genre,studioName,producerNo)MovieStar(name,address,gender,birthday)StarsIn(movieTitle,movieYear,starName)MovieExec(name,address,execNo,netWorth)Studio(name,address,presNo)觀察電影關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式，可發(fā)現(xiàn)表間的如下聯(lián)系：請(qǐng)同學(xué)們畫出實(shí)驗(yàn)三的數(shù)據(jù)庫關(guān)系圖在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，兩個(gè)表間可能存在如下關(guān)系：一個(gè)表中某屬性或?qū)傩越M取值須引自另一個(gè)表中已有屬性值。這里，第一個(gè)表是引用表，第二個(gè)表是被參照表。

如學(xué)生選課表sc中學(xué)號(hào)snum必須來自表student中已有snum。

在SQL中，通過將引用表中這個(gè)屬性組設(shè)為外鍵，以實(shí)現(xiàn)兩表之間的引用與被引用關(guān)系。規(guī)定：在被參照表(又稱主鍵表)中，被參照的屬性或?qū)傩越M必須已聲明為主鍵；在引用表(又稱外鍵表)中，聲明外鍵約束，指明其屬性取值引自被參照表中的主鍵。外鍵(Foreignkey)約束在定義表時(shí)，有兩種方法可聲明外鍵：如果外鍵是單個(gè)屬性，則在CREATETABLE語句中，外鍵屬性名及數(shù)據(jù)類型后以references為關(guān)鍵字，參照主鍵表的主鍵屬性。形式如下：若外鍵是屬性集時(shí)，在CREATETABLE語句中，所有屬性聲明子句之后，添加外鍵聲明子句。形式如下：聲明外鍵FOREIGNKEY(屬性組)REFERENCES主鍵表名(主鍵屬性組)屬性類型REFERENCES主鍵表名(主鍵屬性)1.MovieExec表定義CREATETABLEMovieExec(namevarchar(30),addressvarchar(200),execNochar(6)PRIMARYKEY,netWorthmoney)例2.9電影數(shù)據(jù)庫2.Studio表定義CREATETABLEStudio(namevarchar(100)PRIMARYKEY,addressvarchar(200),presNochar(6)REFERENCESMovieExec(execNo))例2.9電影數(shù)據(jù)庫3.Movies表定義CREATETABLEMovies(titlevarchar(50),mYearint,mLenint,genrevarchar(10),studioNamevarchar(100)REFERENCESStudio(name),producerNochar(6)REFERENCESMovieExec(execNo),

PRIMARYKEY(title,mYear))5.StarsIn表定義CREATETABLEStarsIn(movieTitlevarchar(50),movieYearint,starNamevarchar(30)referencesMovieStar(name),foreignkey(movieTitle,movieYear)REFERENCESMovies(title,mYear),primarykey(movieTitle,movieYear,starName))例2.9電影數(shù)據(jù)庫4.MovieStar表定義CREATETABLEMovieStar(namevarchar(30)PRIMARYKEY,addressvarchar(200),genderchar(1),birthdaydate)作用:

是基于屬性的約束，它約束指定屬性的取值不為空。表定義時(shí)，設(shè)置NOTNULL約束的方法：

若約束某屬性取值不空，則在該屬性名及其數(shù)據(jù)類型后，用關(guān)鍵字NOTNULL聲明即可。NOTNULL約束CREATETABLE

表名(……

屬性類型

NOTNULL，……)

例2.10設(shè)置NOTNULL約束要求：在MovieStar表定義時(shí)，設(shè)gender不允許空。CREATETABLEMovieStar(

name

varchar(30)

PRIMARYKEY,

addressvarchar(200),

genderchar(1)

NOTNULL,

birthday

date

)作用：約束屬性取值必須滿足某一條件。當(dāng)執(zhí)行該屬性相關(guān)的更新操作時(shí)，檢查check約束條件是否滿足，若不滿足，則拒絕執(zhí)行更新操作。表定義時(shí)，設(shè)置CHECK約束的方法：

基于屬性的CHECK約束CREATETABLE

表名(……屬性類型

CHECK(屬性值應(yīng)滿足的條件表達(dá)式)，

……)

例2.11設(shè)置基于屬性的CHECK約束

要求：

在MovieStar表定義時(shí)，設(shè)gender只取‘F’或‘M’。CREATETABLEMovieStar(

namevarchar(30)

PRIMARYKEY,

addressvarchar(200),

gender

char(1)NOTNULLCHECK(genderin('F','M')),

birthdaydate

)作用：約束元組必須滿足條件。當(dāng)有新元組插入或有更新元組的操作時(shí)，CHECK約束就進(jìn)行檢查，若新元組或更新的元組不滿足CHECK條件，則拒絕執(zhí)行插入或更新操作。主要用于，涉及多屬性的條件約束。聲明位置：在CREATETABLE所有屬性聲明、主鍵聲明、外鍵聲明后，單獨(dú)添加CHECK約束子句。形如，

CHECK(元組應(yīng)滿足的條件表達(dá)式)

基于元組的CHECK約束例2.12設(shè)置基于元組的CHECK約束要求：在MovieStar表定義時(shí)，加如下約束：如果一個(gè)影星性別為男性,則其姓名不能以Ms.開始。CREATETABLEMovieStar(

namevarchar(30)

PRIMARYKEY,

addressvarchar(200),

gender

char(1)CHECK(genderin('M','F')),

birthdaydate

,

CHECK(gender='F'ORnameNOTLIKE'Ms.%')

)

類型

運(yùn)算符用法示例算術(shù)比較

>、<、<>、=、<=、>=、!<、!>、!=實(shí)驗(yàn)三SC表CHECK(score>=0andscore<=100)確定范圍

BETWEEN…AND、NOTBETWEEN…AND實(shí)驗(yàn)三course表CHECK(creditsBETWEEN0AND8)集合屬于

IN、NOTIN實(shí)驗(yàn)三Student表CHECK(sexIN('男',

'女'))字符匹配

LIKE、NOTLIKE實(shí)驗(yàn)三Student表CHECK(snumLIKE's%')邏輯運(yùn)算

AND、OR、NOT實(shí)驗(yàn)三SC表CHECK(score>=0andscore<=100)補(bǔ)充：CHECK約束常用運(yùn)算符補(bǔ)充：LIKE運(yùn)算的中通配符通配符含義用法示例%包含零個(gè)或多個(gè)字符的任意字符串。MovieStar表CHECK(name

LIKE'Ms.%')約束name屬性值以Ms.開始。_(下劃線)任何單個(gè)字符。實(shí)驗(yàn)三Course表CHECK(cnum

LIKE'c___')約束cnum屬性值以c為首的4個(gè)字符。[]在指定范圍([a-f])或集合([abcdef])中的任何單個(gè)字符。實(shí)驗(yàn)三Sections表CHECK(secnum

LIKE'[0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9]')約束secnum必須為6為數(shù)字。[^]不在指定范圍([^a-f])或集合([^abcdef])中的任何單個(gè)字符。MovieStar表CHECK(nameLIKE'[^0-9]%')約束name屬性首字母不為數(shù)字。作用:

是基于屬性的約束，它約束指定屬性的非空取值唯一。表定義時(shí)，設(shè)置Unique約束的方法：

若約束某屬性取值唯一，則在該屬性名及其數(shù)據(jù)類型后，用關(guān)鍵字Unique聲明即可。Unique約束CREATETABLE

表名(……

屬性類型

Unique，……)

例2.13設(shè)置Unique(唯一值)約束要求：在MovieStar表定義中添加一個(gè)屬性phone，設(shè)其為長度為12的字符串，并約束其非空取值唯一。CREATETABLEMovieStar(

namevarchar(30)

PRIMARYKEY,

addressvarchar(200),

gender

char(1)CHECK(genderin('M','F')),

birthdaydate

,

phonechar(12)