數(shù)據(jù)庫技術與應用：chap02-1-關系定義

數(shù)據(jù)庫技術與應用第二章關系模型(一)2.1

數(shù)據(jù)模型2.2

關系模型2.3

關系模型的數(shù)據(jù)結構

—在SQL中定義關系模式2.4關系模型的數(shù)據(jù)操作

—關系代數(shù)

第二章內容提要實質是用于描述數(shù)據(jù)的一種表示法。它由三個部分組成：1.數(shù)據(jù)結構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.關系模型，基于關系(也稱為表)2.半結構化數(shù)據(jù)模型，典型代表是XML其他數(shù)據(jù)模型：對象—關系模型(發(fā)展趨勢)面向對象數(shù)據(jù)庫模型層次模型、網狀模型(已過時)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)模型

√關系模型是基于表的，其數(shù)據(jù)結構是表(也稱關系)，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關系模型基礎關系模型的數(shù)據(jù)結構：二維表,稱為關系。例2.1Movies關系titlemYearmLengenreGoneWiththeWind1939231dramaStarWars1977124sciFiKungFuPanda2201190animationMovies1.屬性(Attributes)：一個關系中的列稱為屬性。

如例2.1中title，mYear，mLen，genre。

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

關系名(屬性1，屬性2，…)

其中，屬性的次序任意。

如Movies關系模式為，Movies(title,mYear,mLen,genre)關系的相關術語(一)3.關系數(shù)據(jù)庫模式(relationaldatabaseschema)

在關系數(shù)據(jù)庫中，一個數(shù)據(jù)庫是由一個或多個關系組成的。組成一個數(shù)據(jù)庫的關系模式的集合，就稱為關系數(shù)據(jù)庫模式，簡稱數(shù)據(jù)庫模式。4.元組(Tuples)一個關系中的行(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元素。元組的次序任意。

如(StarWars,1977,124,sciFi)，是例2.1Movies的第二個元組。關系的相關術語(二)5.域(Domains):或屬性的數(shù)據(jù)類型

關系模型要求元組在每一屬性上的取值不可再分，且屬性取值應在一個域(Domains)內。

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。不能是包含多項元素的復合類型，如結構、數(shù)組等。

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

關系的相關術語(三)titlemYearmLengenreGoneWiththeWind1939231dramaStarWars1977124sciFiKungFuPanda2201190animation相同的關系，不同的展示titlemYearmLengenreStarWars1977124sciFiGoneWiththeWind1939231dramaKungFuPanda2201190animationmYeartitlemLengenre1939GoneWiththeWind231drama1977StarWars124sciFi2011KungFuPanda290animation例2.2一個有n個元組、m個屬性的關系實例，有多少種不同的展示？6.關系的鍵(Keys)關系模型提供的一種數(shù)據(jù)約束

關系模型要求，一個關系中每一個元組都是唯一的，不允許存在完全相同的元組。鍵(或稱超鍵)是一個關系的屬性集，它能保證該關系的所有元組在這個屬性集上取值各不相同。換句話說，鍵是能唯一標識一個元組的屬性集。候選鍵是鍵的一個最小屬性子集，它既保持了鍵的唯一性，又不可縮減。一個關系可以有多個候選鍵，選擇其一作為主鍵(PrimaryKey)。

在關系模式中主鍵用下線標記。

如Movies(title,mYear,mLen,genre)

關系的相關術語（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下列關系中的主鍵問題：每個關系的候選鍵有哪些？從中選擇主鍵。電影關系數(shù)據(jù)庫模式思考：根據(jù)上述6個基本概念，請同學們分析關系具有哪些基本性質？SQL(StructuredQueryLanguage)是用于描述和操作關系數(shù)據(jù)庫的標準語言。

主要包括兩個方面內容：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中定義關系模式SQL中有三種不同的關系：表(tables)，存儲式的關系，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)，非存儲的，計算時根據(jù)需要可全部或部分構建的關系。臨時表，由SQL語言處理器在執(zhí)行查詢或更新操作時臨時構建，處理器結束工作后即釋放。SQL中的關系用CreateTable定義這種關系模式用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個字符，n/2個漢字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括起。如‘王文’整型數(shù)：int,

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

-2^15~2^15-1

近似數(shù)字real4字節(jié)(T-SQL)float存儲數(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8字節(jié)存儲4字節(jié)日期和時間類型

date、

time、datetime

等

‘yyyy-mm-dd’

‘hh:mm:ss.d’http:///zh-cn/library/ms187752.aspxSQL基礎數(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請給出Movies關系的最簡關系模式定義,

暫不考慮約束。課堂練習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/修改關系模式增加屬性，要指明類型刪除屬性要求：在MovieStar關系模式中添加phone屬性，電話號碼可取長為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)默認其值為NULL。

NULL是“無值”或“空”的意思。默認為Null,意味著該屬性值在沒有獲得實際值時，可以為空。作用：當向表中添加或修改一個元組時，若其中某屬性實際值未知，則或者取NULL，或者指定一個常用值。這個常用值就稱為默認值,用關鍵字DEFAULT來聲明。定義表時，設置default約束的方法:例如,設置MovieStar中gender的默認值為‘M’，

genderchar(1)

DEFAULT

‘M’

默認值約束CREATETABLE

表名(……

屬性類型

DEFAULT

默認值，……)

作用：保證一個關系中任意兩個元組在主鍵上的取值不同，稱為實體完整性約束。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(CREATETABLE語句)，有兩種方法當主鍵是單一屬性時，在聲明屬性的同時指定主鍵。——基于屬性的約束聲明法當主鍵是多屬性的集合時，則在所有屬性聲明之后，單獨添加主鍵聲明子句?！谠M的約束聲明法主鍵(PrimaryKey)約束聲明主鍵的關鍵字：PRIMARYKEY

其構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))或由多屬性構成的主鍵，被稱為復合鍵。例2.8請給出Movies關系的關系模式定義，

設{title,mYear}為主鍵。例2.8聲明復合鍵

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)觀察電影關系數(shù)據(jù)庫模式，可發(fā)現(xiàn)表間的如下聯(lián)系：請同學們畫出實驗三的數(shù)據(jù)庫關系圖在關系數(shù)據(jù)庫中，兩個表間可能存在如下關系：一個表中某屬性或屬性組取值須引自另一個表中已有屬性值。這里，第一個表是引用表，第二個表是被參照表。

如學生選課表sc中學號snum必須來自表student中已有snum。

在SQL中，通過將引用表中這個屬性組設為外鍵，以實現(xiàn)兩表之間的引用與被引用關系。規(guī)定：在被參照表(又稱主鍵表)中，被參照的屬性或屬性組必須已聲明為主鍵；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，有兩種方法可聲明外鍵：如果外鍵是單個屬性，則在CREATETABLE語句中，外鍵屬性名及數(shù)據(jù)類型后以references為關鍵字，參照主鍵表的主鍵屬性。形式如下：若外鍵是屬性集時，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，設置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，用關鍵字NOTNULL聲明即可。NOTNULL約束CREATETABLE

表名(……

屬性類型

NOTNULL，……)

例2.10設置NOTNULL約束要求：在MovieStar表定義時，設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。當執(zhí)行該屬性相關的更新操作時，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，設置CHECK約束的方法：

基于屬性的CHECK約束CREATETABLE

表名(……屬性類型

CHECK(屬性值應滿足的條件表達式)，

……)

例2.11設置基于屬性的CHECK約束

要求：

在MovieStar表定義時，設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。當有新元組插入或有更新元組的操作時，CHECK約束就進行檢查，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，單獨添加CHECK約束子句。形如，

CHECK(元組應滿足的條件表達式)

基于元組的CHECK約束例2.12設置基于元組的CHECK約束要求：在MovieStar表定義時，加如下約束：如果一個影星性別為男性,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

運算符用法示例算術比較

>、<、<>、=、<=、>=、!<、!>、!=實驗三SC表CHECK(score>=0andscore<=100)確定范圍

BETWEEN…AND、NOTBETWEEN…AND實驗三course表CHECK(creditsBETWEEN0AND8)集合屬于

IN、NOTIN實驗三Student表CHECK(sexIN('男',

'女'))字符匹配

LIKE、NOTLIKE實驗三Student表CHECK(snumLIKE's%')邏輯運算

AND、OR、NOT實驗三SC表CHECK(score>=0andscore<=100)補充：CHECK約束常用運算符補充：LIKE運算的中通配符通配符含義用法示例%包含零個或多個字符的任意字符串。MovieStar表CHECK(name

LIKE'Ms.%')約束name屬性值以Ms.開始。_(下劃線)任何單個字符。實驗三Course表CHECK(cnum

LIKE'c___')約束cnum屬性值以c為首的4個字符。[]在指定范圍([a-f])或集合([abcdef])中的任何單個字符。實驗三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，設置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，用關鍵字Unique聲明即可。Unique約束CREATETABLE

表名(……

屬性類型

Unique，……)

例2.13設置Unique(唯一值)約束要求：在MovieStar表定義中添加一個屬性phone，設其為長度為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)