數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)與應(yīng)用數(shù)據(jù)抽象

數(shù)據(jù)庫根底與應(yīng)用1整理ppt現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)化過程學(xué)生編號名字年齡性別班級現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)世界信息世界學(xué)生概念化形式化用戶計算機2整理ppt現(xiàn)實世界由實際事物組成，事物之間聯(lián)系錯綜復(fù)雜事物和事物特性信息世界現(xiàn)實世界在人腦中的反映事物和事物特性←→實體和實體屬性數(shù)據(jù)世界信息世界數(shù)據(jù)化后的產(chǎn)物實體和實體屬性←→記錄和數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)抽象3整理ppt三個世界中概念的對應(yīng)關(guān)系：一個事物一類事物事物的各種特性現(xiàn)實世界

實體實體集屬性、域、碼信息世界元組關(guān)系屬性〔字段〕、主碼、外部碼數(shù)據(jù)世界認(rèn)識抽象轉(zhuǎn)換4整理ppt數(shù)據(jù)模型定義數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用于提供信息表示和操作手段的形式構(gòu)架應(yīng)用概念模型關(guān)系模型現(xiàn)實世界信息世界計算機世界抽象化數(shù)據(jù)化5整理ppt例如學(xué)生課程選修姓名學(xué)號系別課程名學(xué)分主講老師成績實體聯(lián)系屬性mn實體的碼6整理ppt概念及術(shù)語實體和實體類型實體：可以相互區(qū)別的客觀事物和概念統(tǒng)一抽象例：學(xué)生、回扣、醫(yī)療實體類型，實體集：將具有共性的一類實體抽象為實體類型屬性和域?qū)傩裕簩嶓w特征的描述域：屬性的取值范圍同一實體類型所有實體都具有相同的屬性及相同的對應(yīng)域，但屬性在域上的取值不一定相同。7整理ppt屬性分類：實體與屬性、原子屬性與組合屬性的劃分存在一定的相對性，無絕對?！策@是由于描述事物的抽象層次不同或觀察研究問題的角度不同而引起〕實體碼〔KEY，實體標(biāo)識符，又稱實體鍵〕：能唯一標(biāo)識實體的屬性或極小屬性組，用下劃線標(biāo)出。分類標(biāo)準(zhǔn)分類情況性質(zhì)舉例屬性按組成分類按取值分類原子屬性組合屬性單值屬性多值屬性屬性不可再分屬性可以再分對應(yīng)域中的元素為單個值對應(yīng)域中的元素為多個值性別、顏色工資、籍貫一個人的性別一個人的學(xué)校8整理pptE-R圖中：帶下劃線的屬性為實體鍵或?qū)嶓w鍵的一局部組合屬性用一個樹型表示多值屬性用虛線橢圓表示或標(biāo)出關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不能處理組合屬性和多值屬性的情況，實際操作是要轉(zhuǎn)化成原子屬性和單值屬性的情況。學(xué)生學(xué)號姓名年齡性別畢業(yè)學(xué)校出生日期年月日9整理ppt聯(lián)系：實體之間的關(guān)系抽象為聯(lián)系聯(lián)系分類1:1一對一聯(lián)系1:n一對多聯(lián)系m:n多對多聯(lián)系10整理ppt聯(lián)系的多樣性實體型B實體型A聯(lián)系名實體型B實體型A聯(lián)系名實體型B實體型A聯(lián)系名1:11:NM:N1n1mn111整理ppt對應(yīng)于關(guān)系模式的一個具體的表稱為關(guān)系，又稱表〔Table〕。關(guān)系數(shù)據(jù)庫是假設(shè)干表〔關(guān)系〕的集合關(guān)系模式?jīng)Q定其對應(yīng)關(guān)系的內(nèi)容每一個關(guān)系都必須命名〔通常取對應(yīng)的關(guān)系模式名〕，且同一關(guān)系數(shù)據(jù)模型中關(guān)系名互不相同。關(guān)系模式與關(guān)系的聯(lián)系：關(guān)系模式：型〔關(guān)系的結(jié)構(gòu)〕、相對穩(wěn)定關(guān)系：值〔元組的集合〕、隨時間變化關(guān)系(Relation)12整理ppt元組〔Tuple〕：關(guān)系中的每一行稱為關(guān)系的一個元組，又稱行〔Row〕或記錄。一個關(guān)系可由多個元組構(gòu)成一個關(guān)系中的元組和不相同屬性〔Attributes〕 關(guān)系中的每一列稱為關(guān)系的一個屬性，又稱列〔Column〕一個由n個屬性的關(guān)系稱為n元關(guān)系關(guān)系的屬性名就是對應(yīng)關(guān)系模式的對應(yīng)屬性名變域〔Domain〕 關(guān)系中的每一屬性所對應(yīng)的取值范圍叫屬性的變域，簡稱域。域是值的集合，關(guān)系中所有屬性的實際值均來自它所對應(yīng)的域如整數(shù)的集合、字符串的集合、全體學(xué)生的集合關(guān)系中每個屬性都必須有一個相應(yīng)的域，不同屬性的域可不同也可相同。13整理ppt2．2．1關(guān)系數(shù)據(jù)模型的要素14整理ppt碼和外部碼碼〔又稱關(guān)鍵字,key〕超碼在一個關(guān)系中，假設(shè)某個屬性組的值對不同的元組互不相同，那么稱該屬性組為該關(guān)系的超碼〔超關(guān)鍵字〕。候選碼假設(shè)某一屬性組是一個關(guān)系的超碼，但去掉其中任何一個屬性后就不再是超碼，那么稱該屬性組為該關(guān)系的候選碼。候選碼是超碼的最小集合。只有一個屬性的超碼一定是候選碼。合成碼當(dāng)候選碼包含多個屬性時，稱該候選碼為合成碼。候選碼的每個構(gòu)成屬性稱為主屬性。關(guān)系模式的候選碼由所有屬性構(gòu)成，稱為全碼〔all-key〕。主碼為關(guān)系組織物理文件時通常選用一個候選碼作為插入、刪除修改、檢索元組的操作變量，被選用的候選碼成為主碼。主碼一經(jīng)選定通常不變，一個關(guān)系中只有一個主碼。外部碼如果關(guān)系R的某一屬性組不是該關(guān)系本身的候選碼，而是另一個關(guān)系的候選碼，那么稱該屬性組是R的外部碼。15整理ppt表的關(guān)聯(lián)供應(yīng)商號供應(yīng)商名所在城市B01紅星北京S10宇宙上海T20黎明天津Z01立新重慶零件號顏色供應(yīng)商號010紅B01312白S10201藍T20供給商關(guān)系S〔主碼是“供給商號〞〕零件關(guān)系P〔主碼是“零件號〞，外碼是“供給商號〞〕表的關(guān)聯(lián)：數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表與數(shù)據(jù)表之間使用相應(yīng)的字段實現(xiàn)數(shù)據(jù)表的連接16整理ppt數(shù)據(jù)完整性數(shù)據(jù)須符合的條件或數(shù)據(jù)之間的關(guān)系數(shù)據(jù)類型準(zhǔn)確無誤數(shù)據(jù)的值滿足范圍設(shè)置同一表格數(shù)據(jù)之間不存在沖突多個表格數(shù)據(jù)之間不存在沖突分類實體完整性參照完整性用戶自定義完整性系統(tǒng)支持實體完整性和參照完整性由系統(tǒng)自動支持系統(tǒng)應(yīng)提供定義和檢驗用戶定義的完整性的機制17整理ppt實體完整性〔entityintegrity〕實體完整性規(guī)那么：假設(shè)屬性A是根本關(guān)系R的關(guān)鍵字(KEY)，那么屬性A不能取空值.。假設(shè)關(guān)鍵字為屬性集，那么其每個屬性均不能為空值。如：選修〔學(xué)號，課號，成績〕學(xué)號，課號是KEY，那么其均不能為空。18整理ppt實體完整性〔entityintegrity〕說明：1.實體完整性是針對根本關(guān)系而言的。一個根本關(guān)系通常對應(yīng)現(xiàn)實世界的一個實體集。例：學(xué)生關(guān)系學(xué)生集合2.現(xiàn)實世界中的實體是可區(qū)分的，具有唯一標(biāo)識3.關(guān)系模型中以主碼作為唯一標(biāo)識。4.主碼中的屬性不能取空。19整理ppt如果關(guān)系R2的外部碼Fk與關(guān)系R1的主碼Pk相對應(yīng)，那么R2中的每一個元組的Fk值或者等于R1中某個元組的Pk值，或者為空值意義如果關(guān)系R2的某個元組t2參照了關(guān)系R1的某個元組t1，那么t1必須存在【例】有關(guān)系S〔Sno,Sname,Sex,Dno〕和DEPT〔Dno,Dname〕那么關(guān)系S在Dno上的取值有兩種可能空值，表示該學(xué)生尚未分到任何系中假設(shè)非空值，那么必須是DEPT關(guān)系中某個元組的Dno值，表示該學(xué)生不可能分到一個不存在的系中參照完整性20整理ppt用戶針對具體的應(yīng)用環(huán)境定義的完整性約束條件【例】有關(guān)系S〔Sno,Sname,Sex,Dno〕Sno要求是8位整數(shù)Sex要求取值為“男〞或“女〞用戶定義完整性21整理ppt例如供應(yīng)商號供應(yīng)商名所在城市B01紅星北京S10宇宙上海T20黎明天津Z01立新重慶零件號顏色供應(yīng)商號010紅B01312白S10201藍T20供給商關(guān)系S〔主碼是“供給商號〞〕零件關(guān)系P〔主碼是“零件號〞，外碼是“供給商號〞〕今要向關(guān)系P中插入新行，新行的值分別列出如下。哪些行能夠插入？A．(‘037’，‘綠’，null)B．(null，‘黃’，‘T20’)C．(‘201’，‘紅’，‘T20’)D．(‘105’，‘黑’，‘B01’)E．(‘101’，‘黃’，‘T11’)假設(shè)另要求零件的顏色不能為黑色的，上述結(jié)果如何變化？22整理ppt2．2．1關(guān)系數(shù)據(jù)模型的要素2.關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束操縱：查詢、插入、刪除、修改完整性約束：實體完整性、參照完整性、用戶定義的完整性3.存儲結(jié)構(gòu)實體及實體間的聯(lián)系用表表示物理組織中，表以文件形式存儲，每一個表對應(yīng)一種文件結(jié)構(gòu)

23整理ppt優(yōu)點簡單，表的概念直觀、單一，用戶易理解非過程化的數(shù)據(jù)請求，數(shù)據(jù)請求可以不指明路徑數(shù)據(jù)獨立性，用戶只需提出“做什么〞，無須說明“怎么做〞堅實的理論根底缺點由存取路經(jīng)對用戶透明，查詢效率不高，速于度慢，需要進行查詢優(yōu)化。采用靜態(tài)數(shù)據(jù)模型。關(guān)系數(shù)據(jù)模型優(yōu)缺點24整理ppt關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)是一種抽象的查詢語言，是關(guān)系數(shù)據(jù)操縱語言的一種傳統(tǒng)表達方式，它是用對關(guān)系的運算來表達查詢的。關(guān)系代數(shù)的運算對象是關(guān)系，運算結(jié)果也是關(guān)系。25整理ppt關(guān)系代數(shù)2.4.1傳統(tǒng)的集合運算

2.4.2專門的關(guān)系運算2.4.3關(guān)系代數(shù)運算表示方法

26整理ppt2.4.1傳統(tǒng)的集合運算傳統(tǒng)的集合運算是二目運算１．并〔union〕兩個度為n的關(guān)系R1和R2的并記為R1UR2，結(jié)果是度為n的關(guān)系。該關(guān)系由屬于R1的元組和屬于R2的元組共同組成R和S具有相同的目n〔即兩個關(guān)系都有n個屬性〕相應(yīng)的屬性取自同一個域R∪S仍為n目關(guān)系，由屬于R或?qū)儆赟的元組組成R∪S={t|tR∨tS}27整理ppt2.4.1傳統(tǒng)的集合運算ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSR∪S

28整理ppt2.4.1傳統(tǒng)的集合運算２．交(intersection)兩個度為n的關(guān)系R1和R2的交記為R1∩R2，結(jié)果是度為n的關(guān)系，由既屬于R1又屬于R2的元組組成。R和S具有相同的目n相應(yīng)的屬性取自同一個域R∩S仍為n目關(guān)系，由既屬于R又屬于S的元組組成 R∩S={t|tR∧tS} R∩S=R–(R-S〕29整理ppt2.4.1傳統(tǒng)的集合運算ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b2c2a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSR∩S

30整理ppt2.4.1傳統(tǒng)的集合運算３．差〔difference〕兩個度n的R1和R2的差記為R1-R2結(jié)果是度為n的關(guān)系，由屬于R1同時不屬于R2的元組組成。R和S具有相同的目n相應(yīng)的屬性取自同一個域R-S仍為n目關(guān)系，由屬于R而不屬于S的所有元組組成

R-S={t|tR∧tS}31整理ppt2.4.1傳統(tǒng)的集合運算ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSR-S

32整理ppt2.4.1傳統(tǒng)的集合運算R1張640

王622李587

R2趙452李587R2張640

王622李587趙452R1R1R2李587R1-R2張640

王62233整理ppt2.4.1傳統(tǒng)的集合運算４．笛卡爾積Rn目關(guān)系，k1個元組Sm目關(guān)系，k2個元組R×S列：〔n+m〕列的元組的集合元組的前n列是關(guān)系R的一個元組后m列是關(guān)系S的一個元組行：k1×k2個元組R×S={trts|trR∧tsS}34整理ppt2.4.1傳統(tǒng)的集合運算ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1a1b1c1a1b1c1a1b2c2a1b2c2a1b2c2a2b2c1a2b2c1a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSR×S

ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1a1b2c2a1b3c2a2b2c135整理ppt2.4關(guān)系代數(shù)2.4.1傳統(tǒng)的集合運算

2.4.2專門的關(guān)系運算2.4.3關(guān)系代數(shù)運算表示方法

36整理ppt2.4.2專門的關(guān)系運算

1選擇：從關(guān)系中找出滿足給定條件的諸元組稱為選擇，是原關(guān)系的子集，它是水平抽取二維表中滿足條件的行

選擇運算是從行的角度進行的運算例：從圖書中找出書名是“數(shù)據(jù)庫導(dǎo)論〞的書目σ37整理ppt2.4.2專門的關(guān)系運算2投影運算：從關(guān)系模式中挑選假設(shè)干屬性組成新的關(guān)系稱為投影，直觀上是垂直抽取二維表。投影操作主要是從列的角度進行運算例：原關(guān)系(工號,姓名,性別,生日,工資,部門)投影(工號，姓名，工資)π38整理ppt2.4.2專門的關(guān)系運算3連接運算:上兩個運算是單目運算，操作對象只是一個關(guān)系聯(lián)接運算是二目運算，需要兩個關(guān)系作為操作對象從兩個關(guān)系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定條件的元組39整理ppt2.4.2專門的關(guān)系運算

AθBRS40整理ppt2.4.2專門的關(guān)系運算聯(lián)接是將兩個關(guān)系模式的屬性名拼接成一個更寬的關(guān)系模式，生成的新關(guān)系中包括滿足聯(lián)接條件的元組，運算過程是通過聯(lián)接條件來控制的，聯(lián)接條件中將出現(xiàn)不同關(guān)系中的公共屬性名，或者具有相同含義，可比的屬性。聯(lián)接是對象關(guān)系的結(jié)合。41整理ppt2.4.2專門的關(guān)系運算例：現(xiàn)有二關(guān)系：定單(定單號,貨號,定貨單位,售價,訂購量,送貨地點)庫存(貨號,品名,庫存量,倉庫地點,單價)1)查看庫存量大于訂購量的商品詳情2)查看庫存地點是和運貨地點同在一個城市的詳情。42整理ppt2.4.2專門的關(guān)系運算解：聯(lián)接結(jié)果:(定單號,貨號,定貨單位,售價,訂購量,送貨地點,品名,庫存量,倉庫地點,單價)JOIN<關(guān)系1>AND<關(guān)系2>WHERE<