數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課件

第1章緒論

1.1資料庫系統(tǒng)概述

資料庫技術(shù)自從20世紀(jì)60年代中期產(chǎn)生以來，無論是理論還是應(yīng)用方面都以變得相當(dāng)?shù)闹匾统墒欤蔀殡娔X科學(xué)的重要分支。資料庫技術(shù)是電腦領(lǐng)域發(fā)展最快的學(xué)科之一，也是應(yīng)用很廣、實(shí)用性很強(qiáng)的一門技術(shù)。目前，資料庫技術(shù)已從第一代的網(wǎng)狀、層次資料庫系統(tǒng)，第二代的關(guān)係資料庫系統(tǒng)，發(fā)展到以面向?qū)ο竽Ｐ蜑橹饕蒯绲牡谌鷶?shù)據(jù)庫系統(tǒng)。1.1.1數(shù)據(jù)、資料庫、資料庫管理系統(tǒng)、資料庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)，資料庫，資料庫管理系統(tǒng)，資料庫系統(tǒng)是與資料庫技術(shù)密切相關(guān)的四個基本概念。是我們首先要認(rèn)識的。一、數(shù)據(jù)（Data）

1.數(shù)據(jù)的定義

數(shù)據(jù)是用來記錄資訊的可識別的符號，是資訊的具體表現(xiàn)形式。

2.數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式

數(shù)據(jù)是資料庫中存儲的基本對象

1.1.1數(shù)據(jù)、資料庫、資料庫管理系統(tǒng)、資料庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)是資料庫中存儲的基本對象。數(shù)據(jù)在大多數(shù)人的第一印象中就是數(shù)字。其實(shí)數(shù)字只是其中一種最簡單的表現(xiàn)形式，是數(shù)據(jù)的一種傳統(tǒng)和狹義的理解。按廣義的理解來說，數(shù)據(jù)的種類有很多，如文字、圖形、圖像、聲音、視頻、語言以及學(xué)校學(xué)生的檔案管理等等情況，這些都是數(shù)據(jù)，都可以轉(zhuǎn)化為電腦可以識別的標(biāo)識，並以數(shù)位化後的二進(jìn)位形式存入電腦。1.1.1數(shù)據(jù)、資料庫、資料庫管理系統(tǒng)、資料庫系統(tǒng)

其實(shí)數(shù)字只是其中一種最簡單的表現(xiàn)形式，是數(shù)據(jù)的一種傳統(tǒng)和狹義的理解。按廣義的理解來說，數(shù)據(jù)的種類有很多，如文字、圖形、圖像、聲音、視頻、語言以及學(xué)校學(xué)生的檔案管理等等情況，這些都是數(shù)據(jù)，都可以轉(zhuǎn)化為電腦可以識別的標(biāo)識，並以數(shù)位化後的二進(jìn)位形式存入電腦。為了瞭解世界，交流資訊，人們需要描述各種事物。在日常生活中直接用自然語言描述。在電腦中，為了存儲和處理這些事物，就要抽出對這些事物感興趣的特徵組成一個記錄來描述。1.1.1數(shù)據(jù)、資料庫、資料庫管理系統(tǒng)、資料庫系統(tǒng)

3.數(shù)據(jù)與資訊的聯(lián)繫

數(shù)據(jù)解釋的含義稱為數(shù)據(jù)的語義(即資訊)，數(shù)據(jù)與其語義是不可分的?？梢赃@樣認(rèn)為：數(shù)據(jù)是資訊的符號表示或載體，資訊則是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是對數(shù)據(jù)的語義解釋。二、資料庫（DataBase，簡稱DB）資料庫，從字面意思來說就是存放數(shù)據(jù)的倉庫。具體而言就是長期存放在電腦內(nèi)的有組織的可共用的數(shù)據(jù)集合，可供多用戶共用，資料庫中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存，具有盡可能小的冗餘度和較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)張性。

1.1.1數(shù)據(jù)、資料庫、資料庫管理系統(tǒng)、資料庫系統(tǒng)資料庫具有兩個比較突出的特點(diǎn)：①把在特定的環(huán)境中與某應(yīng)用程式相關(guān)的數(shù)據(jù)及其聯(lián)繫集中在一塊並按照一定的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行存儲，即集成性。②資料庫中的數(shù)據(jù)能被多個應(yīng)用程式的用戶所使用，即共用性。三、資料庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，簡稱DBMS）資料庫管理系統(tǒng)是資料庫系統(tǒng)的核心組成部分，是對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的大型系統(tǒng)軟體，用戶在資料庫系統(tǒng)中的一些操作，例如：數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)控制，這些操作都是由資料庫管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。

1.1.1數(shù)據(jù)、資料庫、資料庫管理系統(tǒng)、資料庫系統(tǒng)

資料庫管理系統(tǒng)主要包括以下幾個功能：

(1)數(shù)據(jù)定義

(2)數(shù)據(jù)操縱

(3)資料庫的運(yùn)行管理

(4)資料庫的建立和維護(hù)功能四、資料庫系統(tǒng)（DataBaseSystem，簡稱DBS）資料庫系統(tǒng)是指在電腦系統(tǒng)中引入資料庫後的系統(tǒng)構(gòu)成，主要有數(shù)據(jù)庫（及相關(guān)硬體）、資料庫管理系統(tǒng)（及開發(fā)工具）（及相關(guān)軟體）、應(yīng)用系統(tǒng)、資料庫管理員和用戶這幾部分1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

談數(shù)據(jù)管理技術(shù)，先要講到數(shù)據(jù)處理，所謂數(shù)據(jù)處理是指對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲、加工和傳播的一系列活動的總和。數(shù)據(jù)管理則是數(shù)據(jù)處理的中心問題，為此，數(shù)據(jù)管理是指對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護(hù)的管理活動總稱。就用電腦來管理數(shù)據(jù)而言，數(shù)據(jù)管理是指數(shù)據(jù)在電腦內(nèi)的一系列活動的總和。

人們借助電腦來進(jìn)行數(shù)據(jù)管理雖是近五十多年的事，然而數(shù)據(jù)管理技術(shù)已經(jīng)曆了人工管理、檔系統(tǒng)及資料庫系統(tǒng)三個發(fā)展階段1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

一、人工管理階段

20世紀(jì)50年代中期以前，電腦主要用於科學(xué)計(jì)算。硬體設(shè)施方面：外存只有紙帶、卡片、磁帶，沒有磁片等直接存取設(shè)備；軟體方面：沒有操作系統(tǒng)和管理數(shù)據(jù)的軟體；數(shù)據(jù)處理方式是批處理。人工管理數(shù)據(jù)具有以下幾個特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)不保存（2）應(yīng)用程式管理數(shù)據(jù)

1）數(shù)據(jù)不共用

2）數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性

1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

二、檔系統(tǒng)階段

20世紀(jì)50年代後期到60年代中期，這時(shí)電腦已大量用於數(shù)據(jù)的管理。硬體方面：有了磁片、磁鼓等直接存取存儲設(shè)備；軟體方面：操作系統(tǒng)中已經(jīng)有了專門的管理軟體，一般稱為檔系統(tǒng)；處理方式有批處理、聯(lián)機(jī)即時(shí)處理。特點(diǎn)如下：（1）數(shù)據(jù)長期保存（2）檔系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)（3）數(shù)據(jù)共用性差，冗餘度大（4）數(shù)據(jù)獨(dú)立性差1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

三、資料庫系統(tǒng)階段

20世紀(jì)60年代後期以來，電腦用於管理的規(guī)模更為龐大，數(shù)據(jù)量急劇增長，硬體已有大容量磁片，硬體價(jià)格下降；軟體則價(jià)格上升，使得編制、維護(hù)軟體及應(yīng)用程式成本相對增加；處理方式上，聯(lián)機(jī)即時(shí)處理要求更多，分佈處理也在考慮之中。介於這種情況，檔系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理滿足不了應(yīng)用的需求，為解決共用數(shù)據(jù)的需求，隨之從檔系統(tǒng)中分離出了專門軟體系統(tǒng)——資料庫管理系統(tǒng)，用來統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)。1.1.3資料庫系統(tǒng)的特點(diǎn)

與以上兩個數(shù)據(jù)管理階段相比，資料庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)管理有其自己的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化二、數(shù)據(jù)的共用性高，冗餘度低，易擴(kuò)充三、數(shù)據(jù)獨(dú)立性高

數(shù)據(jù)獨(dú)立性包括了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性和數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性兩方面。

1.1.3資料庫系統(tǒng)的特點(diǎn)

物理獨(dú)立性是指用戶的應(yīng)用程式與存儲在磁片上的資料庫中數(shù)據(jù)是相互獨(dú)立的。也就是說，數(shù)據(jù)在磁片上的資料庫中怎樣存儲是由DBMS管理的，用戶程式不需要瞭解，應(yīng)用程式要處理的只是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，這樣當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲改變時(shí)，應(yīng)用程式不用改變。

邏輯獨(dú)立性是指用戶的應(yīng)用程式與資料庫的整體邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的，也就是說，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程式也可以不需修改的。1.1.3資料庫系統(tǒng)的特點(diǎn)

四、數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制資料庫的共用是併發(fā)的共用，即多個用戶可以同時(shí)存取資料庫中的數(shù)據(jù)甚至可以同時(shí)存取資料庫中的同一塊數(shù)據(jù)。為此，DBMS還必須提供以下幾方面的數(shù)據(jù)控制功能（1）數(shù)據(jù)的安全性控制

（2）數(shù)據(jù)的完整性約束

（3）併發(fā)控制

（4）資料庫恢復(fù)

1.2數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型也是一種模型，它能實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特徵的抽象。數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三方面的要求：一、是能比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界；二、是容易為人所理解；三、是便於在電腦上實(shí)現(xiàn)。不同的數(shù)據(jù)模型實(shí)際上是提供給我們模型化數(shù)據(jù)和資訊的不同工具。根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，可以將這些模型分為兩類，他們分屬於兩個不同的層次。1.2數(shù)據(jù)模型

第一類模型是概念模型，也稱資訊模型，它是按用戶的觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和資訊建模的，主要用於資料庫設(shè)計(jì)。概念模型一般應(yīng)具有以下能力：（1）具有對現(xiàn)實(shí)世界的抽象與表達(dá)能力：能對現(xiàn)實(shí)世界本質(zhì)的、實(shí)際的內(nèi)容進(jìn)行抽象。而忽略現(xiàn)實(shí)世界中非本質(zhì)的和與研究主題無關(guān)的內(nèi)容。（2）完整、精確的語義表達(dá)力，能夠模擬現(xiàn)實(shí)世界中本質(zhì)的、與研究主題有關(guān)的各種情況。（3）易於理解和修改。（4）易於向DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換，現(xiàn)實(shí)世界抽象成資訊世界的目的，是為了用電腦處理現(xiàn)實(shí)世界中的資訊。1.2數(shù)據(jù)模型

另一類模型是數(shù)據(jù)模型，主要包括層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)係模型等，它是按電腦系統(tǒng)對數(shù)據(jù)建模，主要用於DBMS的實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)模型是資料庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，各種機(jī)器上實(shí)現(xiàn)的DBMS軟體都是基於某種數(shù)據(jù)模型的。本書後續(xù)內(nèi)容將主要圍繞數(shù)據(jù)模型而展開。1.2.1數(shù)據(jù)模型的組成要素

數(shù)據(jù)模型是模型中的一種，是現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特徵的抽象，它描述了系統(tǒng)的三個方面：靜態(tài)特性、動態(tài)特性和完整性約束條件。因此數(shù)據(jù)模型一般由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束三部分組成，是嚴(yán)格定義的一組概念的集合。一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用於描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性，是所研究的對象類型的集合。數(shù)據(jù)模型按其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)係模型和麵向?qū)ο竽Ｐ?。其所研究的對象是資料庫的組成部分，它們包括兩類，一類是與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象，例如網(wǎng)狀模型中的資料項(xiàng)目、記錄，關(guān)係模型中的域、屬性、實(shí)體關(guān)係等；一類是與數(shù)據(jù)之間聯(lián)繫有關(guān)的對象，例如網(wǎng)狀模型中的系型、關(guān)係模型中反映聯(lián)繫的關(guān)係等。

1.2.1數(shù)據(jù)模型的組成要素

二、數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作用於描述系統(tǒng)的動態(tài)特性，是指對數(shù)據(jù)庫中各種對象及對象的實(shí)例允許執(zhí)行的操作的集合，包括對象的創(chuàng)建、修改和刪除，對對象實(shí)例的檢索和更新（例如插入、刪除和修改）兩大類操作及有關(guān)的操作集合。數(shù)據(jù)模型必須定義這些操作的確切含義、操作符號、操作規(guī)則（如優(yōu)先順序）以及實(shí)現(xiàn)操作的語言等。三、數(shù)據(jù)的約束條件數(shù)據(jù)的約束條件是一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)繫所具有的制約和依存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的資料庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。

1.2.2概念模型

一、資訊世界中的基本概念資訊世界是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映。資訊世界中涉及的概念主要有：（1）實(shí)體是指客觀存在並可以相互區(qū)別的事物。（2）屬性是指實(shí)體所具有的某一特性。（3）碼是指唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性集。（4）域是指屬性的取值範(fàn)圍，具有相同的數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)集合。（5）具有相同屬性的實(shí)體必然具有共同的特徵和性質(zhì)。用實(shí)體名及其屬性名集合組成的形式，稱為實(shí)體型。1.2.2概念模型

（6）實(shí)體集是指同型實(shí)體的集合。（7）聯(lián)繫是指實(shí)體型與實(shí)體型之間、實(shí)體集內(nèi)實(shí)體與實(shí)體之間以及組成實(shí)體的各屬性間的關(guān)係。兩個實(shí)體型之間的聯(lián)繫有以下三種：

1）一對一聯(lián)繫

2）一對多聯(lián)繫

3）多對多聯(lián)繫二、概念模型的表示概念模型的表示方法很多，最常用的是實(shí)體—聯(lián)繫方法。該方法用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型。E-R圖提供了表示實(shí)體型、屬性和聯(lián)繫的方法。1.2.3層次模型概述

一、層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在資料庫中，對滿足以下兩個條件的數(shù)據(jù)模型稱為層次模型。（1）有且僅有一個節(jié)點(diǎn)無雙親，這個節(jié)點(diǎn)稱為“根節(jié)點(diǎn)”。（2）其他節(jié)點(diǎn)有且僅有一個雙親。層次模型對具有一對多的層次關(guān)係的描述非常自然、直觀、容易理解，這是層次資料庫的突出優(yōu)點(diǎn)。層次模型的一個基本的特點(diǎn)是，任何一個給定的記錄值只有按其路徑查看時(shí)，才能顯出它的全部意義，沒有一個子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨(dú)立存在。1.2.3層次模型概述

二、多對多聯(lián)繫在層次模型中的表示必須首先將其分解為多個一對多聯(lián)繫。分解的方法有兩種：冗餘結(jié)點(diǎn)法和虛擬結(jié)點(diǎn)法（具體略）。三、層次模型的數(shù)據(jù)操縱與約束條件層次模型的數(shù)據(jù)操作有查詢、插入、刪除和修改。進(jìn)行插入、修改、刪除操作時(shí)要滿足層次模型的完整性約束條件。四、層次模型的存儲結(jié)構(gòu)層次資料庫中不僅要存儲數(shù)據(jù)本身，還要存儲數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)繫，層次模型數(shù)據(jù)的存儲常常是和數(shù)據(jù)之間聯(lián)繫的存儲結(jié)合在一起的，常用的實(shí)現(xiàn)方法有兩種：（1）鄰接法（2）鏈接法1.2.3層次模型概述五、層次模型的優(yōu)缺點(diǎn)層次模型的優(yōu)點(diǎn)：(1)層次模型本身比較簡單。(2)對於實(shí)體間聯(lián)繫是固定的，且預(yù)先定義好的應(yīng)用系統(tǒng)，採用層次模型來實(shí)現(xiàn)，其性能較優(yōu)。(3)層次模型提供了良好的完整性支持。1.2.3層次模型概述層次模型的缺點(diǎn)主要有：

(1)現(xiàn)實(shí)世界中很多聯(lián)繫是非層次性的，如多對多聯(lián)繫，一個結(jié)點(diǎn)具有多個雙親等，層次模型表示這類聯(lián)繫的方法很笨拙，只能通過引入冗餘數(shù)據(jù)或創(chuàng)建非自然的數(shù)據(jù)組織來解決。

(2)對插入和刪除操作的限制太多，影響太大。

(3)查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過雙親結(jié)點(diǎn)，缺乏快速定位機(jī)制。

(4)由於結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，層次命令趨於程式化。

1.2.4網(wǎng)狀模型

網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的典型代表是DBTG系統(tǒng)，也稱CODASYL系統(tǒng)，它是20世紀(jì)70年代數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言研究會CODASYL（ConferenceOnDataSystemsLanguage）下屬的資料庫任務(wù)組（DataBaseTaskGroup，簡稱DBTG）提出的一個系統(tǒng)方案。若用圖表示，網(wǎng)狀模型是一個網(wǎng)路。一、網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在資料庫中，把滿足以下兩個條件的基本層次聯(lián)繫集合稱為網(wǎng)狀模型：（1）允許一個以上的結(jié)點(diǎn)無雙親；（2）一個結(jié)點(diǎn)可以有多於一個的雙親。1.2.4網(wǎng)狀模型

二、網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操作與完整性約束網(wǎng)狀模型一般來說沒有層次模型那樣嚴(yán)格的完整性的約束條件，但具體的網(wǎng)狀資料庫系統(tǒng)對數(shù)據(jù)操縱都加了一些限制，提供了一定的完整性約束。

DBTG在模式DDL中提供了定義DBTG資料庫完整性的若干概念和語句，主要有：

(1)支持記錄碼的概念，碼即唯一標(biāo)識記錄的資料項(xiàng)目的集合。例如，學(xué)生記錄的學(xué)號就是碼，因此資料庫中不允許學(xué)生記錄中學(xué)號出現(xiàn)重複值。

(2)保證一個聯(lián)繫中雙親記錄和子女記錄之間是一對多的聯(lián)繫。

(3)可以支持雙親記錄和子女記錄之間某些約束條件。例如，有些子女記錄要求雙親記錄存在才能插入、雙親記錄刪除時(shí)也連同刪除。

1.2.4網(wǎng)狀模型

三、網(wǎng)狀模型的存儲結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀模型的存儲結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)記錄之間的聯(lián)繫。常用的方法是鏈接法，包括單向鏈接、雙向鏈接、環(huán)狀鏈接、向首鏈接等，此外還有其他實(shí)現(xiàn)方法，如指引元陣列法、二進(jìn)位陣列法、索引法等,依具體系統(tǒng)不同而不同。1.2.4網(wǎng)狀模型四、網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點(diǎn)網(wǎng)狀模型的優(yōu)點(diǎn)主要有：（1）能夠更為直接地描述現(xiàn)實(shí)世界，如一個結(jié)點(diǎn)可以有多個雙親。（2）具有良好的性能，存取效率較高。網(wǎng)狀模型的缺點(diǎn)主要有：（1）結(jié)構(gòu)比較複雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴(kuò)大，資料庫的結(jié)構(gòu)就變得越來越複雜，不利於最終用戶掌握。（2）其DDL、DML語言複雜，用戶不容易使用。由於記錄之間聯(lián)繫是通過存取路徑實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)用程式在訪問數(shù)據(jù)時(shí)必須選擇適當(dāng)?shù)拇嫒÷窂剑虼?，用戶必須瞭解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，加重了編寫程式的負(fù)擔(dān)。1.2.5關(guān)係模型

作為數(shù)據(jù)模型中最重要的一種模型，也有數(shù)據(jù)模型的三個組成要素，主要體現(xiàn)如下：一、關(guān)係模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)係模型與層次模型和網(wǎng)狀模型不同，關(guān)係模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，它由行和列組成。介紹關(guān)係模型中的相關(guān)的術(shù)語：（1）關(guān)係：一個關(guān)係對應(yīng)一張二維表，（2）屬性：二維表中的一列稱為一個屬性，對應(yīng)每一個屬性的名字稱為屬性名。（3）主碼：如果二維表中的某個屬性或是屬性組可以唯一確定一個元組，則稱為主碼，也稱為關(guān)係鍵1.2.5關(guān)係模型

（4）域：屬性的取值範(fàn)圍稱為域（5）分量：元組中的一個屬性值（6）關(guān)係模式：表現(xiàn)為關(guān)係名和屬性集的集合，是對關(guān)係的具體描述。一般表示為：關(guān)係名（屬性1，屬性2,…,屬性N）二、關(guān)係模型的數(shù)據(jù)操縱與約束條件關(guān)係模型的操作主要包括查詢、插入、刪除和修改數(shù)據(jù)。這些操作必須滿足關(guān)係的完整性約束條件，即實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義完整性。1.2.5關(guān)係模型

三、關(guān)係模型的存儲結(jié)構(gòu)在關(guān)係數(shù)據(jù)模型中，實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)繫都用表來表示。在資料庫的物理組織中，表以檔形式存儲，每一個表通常對應(yīng)一種檔結(jié)構(gòu)，也有多個表對應(yīng)一種檔結(jié)構(gòu)。四、關(guān)係模型的優(yōu)缺點(diǎn)關(guān)係模型具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）關(guān)係模型與非關(guān)係模型不同，它有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)理論根據(jù)。（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、清晰，用戶易懂易用，不僅用關(guān)係描述實(shí)體，而且用關(guān)係描述實(shí)體間的聯(lián)繫。

1.2.5關(guān)係模型

3）關(guān)係模型的存取路徑對用戶透明，從而具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性、更好的安全保密性，也簡化了程式員的工作和數(shù)據(jù)庫開發(fā)和建立的工作。關(guān)係模型具有查詢效率不如非關(guān)係模型效率高的缺點(diǎn)。因此，為了提高性能，必須對用戶的查詢進(jìn)行優(yōu)化，增加了開發(fā)資料庫管理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。1.3資料庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

可以有多種不同的層次或不同的角度來考查資料庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。從資料庫管理系統(tǒng)內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看，資料庫系統(tǒng)通常採用三級模式結(jié)構(gòu)。從資料庫外部的體系結(jié)構(gòu)看，資料庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為集中式結(jié)構(gòu)、分佈式結(jié)構(gòu)、客戶/伺服器和並行結(jié)構(gòu)等。1.3.1資料庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)

一、外模式（ExternalSchema）外模式也稱子模式（SubSchema）或用戶模式，是三級模式的最外層，它是資料庫用戶能夠看到和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特徵的描述。二、模式（Schema）模式又稱概念模式，也稱邏輯模式，是資料庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特徵的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖，是數(shù)據(jù)視圖的全部。它是資料庫系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層，既不涉及數(shù)據(jù)的物理存儲細(xì)節(jié)和硬體環(huán)境，也與具體的應(yīng)用程式，與所使用的應(yīng)用開發(fā)工具及高級程式設(shè)計(jì)語言等無關(guān)。1.3.1資料庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)

三、內(nèi)模式（InternalSchema）內(nèi)模式也稱為存儲模式，一個資料庫只有一個內(nèi)模式。它是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述，是數(shù)據(jù)在資料庫內(nèi)部的表示方式。例如，記錄的存儲方式是順序存儲、按照B樹結(jié)構(gòu)存儲還是按hash方法存儲；索引按照什麼方式組織；數(shù)據(jù)是否壓縮存儲，是否加密；數(shù)據(jù)的存儲記錄結(jié)構(gòu)有何規(guī)定等。1.3.2資料庫的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性

為了能夠在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)這三個抽象層次的聯(lián)繫和轉(zhuǎn)換，資料庫管理系統(tǒng)在這三級模式之間提供了兩層映象：外模式/模式映象，模式/內(nèi)模式映象。這兩層映象保證了資料庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能夠具有較高的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。一、外模式/模式映象模式描述的是數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，外模式描述的是數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)。對應(yīng)於同一個模式可以有任意多個外模式，資料庫系統(tǒng)都有一個外模式/模式映象，它定義了該外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)係。這些映象定義通常包含在各自外模式的描述中。1.3.2資料庫的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性

當(dāng)模式改變時(shí)，由資料庫管理員對各個外模式/模式映象作相應(yīng)改變，可以使外模式保持不變。應(yīng)用程式是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應(yīng)用程式不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程式的邏輯獨(dú)立性，簡稱為數(shù)據(jù)邏輯獨(dú)立性。二、模式/內(nèi)模式映象資料庫中只有一個模式，也只有一個內(nèi)模式，所以模式/內(nèi)模式映象是唯一的，它定義了資料庫全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)係。例如，說明邏輯記錄和字段在內(nèi)部是如何表示的。該映象定義通常包含在模式描述中。當(dāng)資料庫的存儲結(jié)構(gòu)改變了，由資料庫管理員對模式/內(nèi)模式映象作相應(yīng)改變，可以使模式保持不變，從而應(yīng)用程式也不必改變。保證了數(shù)據(jù)與程式的物理獨(dú)立性，簡稱為數(shù)據(jù)物理獨(dú)立性。1.3.3資料庫管理系統(tǒng)的工作過程

當(dāng)資料庫建立後，用戶就可以通過終端操作命令或應(yīng)用程式在DBMS的支持下使用資料庫。資料庫管理系統(tǒng)控制的數(shù)據(jù)操作過程基於資料庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)與二級映象功能，總體操作過程能從其讀或?qū)懸粋€用戶記錄的過程大體反映出來。下麵就以應(yīng)用程式從資料庫中讀取一個用戶記錄的過程來說明，按照步驟解釋運(yùn)行過程如下：（1）應(yīng)用程式A向DBMS發(fā)出從資料庫中讀用戶數(shù)據(jù)記錄的命令；（2）DBMS對該命令進(jìn)行語法檢查、語義檢查，並調(diào)用應(yīng)用程式A對應(yīng)的子模式，檢查A的存取許可權(quán)，決定是否執(zhí)行該命令。如果拒絕執(zhí)行，則轉(zhuǎn)（10）向用戶返回錯誤資訊；

1.3.3資料庫管理系統(tǒng)的工作過程

（3）在決定執(zhí)行該命令後，DBMS調(diào)用模式，依據(jù)子模式/模式映象的定義，確定應(yīng)讀入模式中的哪些記錄；（4）DBMS調(diào)用內(nèi)模式，依據(jù)模式/內(nèi)模式映象的定義，決定應(yīng)從哪個檔、用什麼存取方式、讀入哪個或哪些物理記錄；（5）DBMS向操作系統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行讀取所需物理記錄的命令；（6）操作系統(tǒng)執(zhí)行從物理檔中讀數(shù)據(jù)的有關(guān)操作；（7）操作系統(tǒng)將數(shù)據(jù)從資料庫的存儲區(qū)送至系統(tǒng)緩衝區(qū)；（8）DBMS依據(jù)內(nèi)模式/模式（模式/內(nèi)模式映象的反方向看待，並不是另一種新映象，模式/子模式映象也是類似情況）、模式/子模式映象的定義，導(dǎo)出應(yīng)用程式A所要讀取的記錄格式；（9）DBMS將數(shù)據(jù)記錄從系統(tǒng)緩衝區(qū)傳送到應(yīng)用程式A的用戶工作區(qū)；（10）DBMS向應(yīng)用程式A返回命令執(zhí)行情況的狀態(tài)資訊。1.4資料庫系統(tǒng)的組成

資料庫系統(tǒng)是指電腦系統(tǒng)中引入資料庫後的整個人機(jī)系統(tǒng)。為此，資料庫系統(tǒng)應(yīng)由電腦硬體、資料庫、電腦軟體及各類人員組成。一、硬體平臺資料庫系統(tǒng)對硬體資源提出了較高的要求：要有足夠大的記憶體存放操作系統(tǒng)、DBMS的核心模組、數(shù)據(jù)緩衝區(qū)和應(yīng)用程式。有足夠大而快速的磁片等直接存取設(shè)備存放資料庫，有足夠的磁片做數(shù)據(jù)備份。要求系統(tǒng)有較高的通道能力，以提高數(shù)據(jù)傳送率。1.4資料庫系統(tǒng)的組成

二、資料庫資料庫是存放數(shù)據(jù)的地方，是存儲在電腦內(nèi)有組織的大量可共用的數(shù)據(jù)集合，可以供多用戶同時(shí)使用，具有盡可能少的冗餘和較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，從而其數(shù)據(jù)存儲的結(jié)構(gòu)形式最優(yōu)，並且數(shù)據(jù)操作起來容易，有完整的自我保護(hù)能力和數(shù)據(jù)恢復(fù)能力。資料庫這裏主要是指物理存儲設(shè)備中有效組織的數(shù)據(jù)集合。三、軟體資料庫系統(tǒng)的軟體主要包括：（1）支持DBMS運(yùn)行的操作系統(tǒng)；1.4資料庫系統(tǒng)的組成

（2）DBMS：DBMS可以通過操作系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取、管理和維護(hù)；（3）具有與資料庫介面的高級語言及其編譯系統(tǒng)；（4）以DBMS為核心的應(yīng)用開發(fā)工具，為特定應(yīng)用環(huán)境開發(fā)的資料庫應(yīng)用系統(tǒng)。四、用戶用戶主要有這麼幾種，用於進(jìn)行管理和維護(hù)資料庫系統(tǒng)的人員——資料庫管理員；用於資料庫應(yīng)用系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)的人員——系統(tǒng)分析員和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員；用於具體開發(fā)資料庫系統(tǒng)的人員——資料庫應(yīng)用程式員；用於使用資料庫系統(tǒng)的人員——最終用戶。1.4資料庫系統(tǒng)的組成

其各自的職責(zé)分別是：（1）資料庫管理員（DBA）（2）系統(tǒng)分析員和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員（3）應(yīng)用程式員（4）用戶1.5.1資料庫技術(shù)的研究領(lǐng)域

資料庫技術(shù)的研究領(lǐng)域十分廣泛，概括地而言包括以下三方面：

1、DBMS系統(tǒng)軟體的研製

2、資料庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的研製

3、資料庫理論的研究

1.5.2資料庫技術(shù)的發(fā)展

資料庫技術(shù)產(chǎn)生於20世紀(jì)60年代中期，由於其在商業(yè)領(lǐng)域的成功應(yīng)用，在20世紀(jì)80年代後，得到迅速推廣，新的應(yīng)用對數(shù)據(jù)庫技術(shù)在數(shù)據(jù)存儲和管理方面提出了更高的要求，從而進(jìn)一步推動了資料庫技術(shù)的發(fā)展。

1、數(shù)據(jù)模型的發(fā)展和三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型是資料庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)模型的發(fā)展帶動著數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不斷更新?lián)Q代。數(shù)據(jù)模型的發(fā)展可以分為三個階段，第一階段為格式化數(shù)據(jù)模型，包括層次數(shù)據(jù)模型和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型，第二階段為關(guān)係數(shù)據(jù)模型，第三階段則是以面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型為代表的非傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型。1.5.2資料庫技術(shù)的發(fā)展2、資料庫技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)的結(jié)合將資料庫技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合，是當(dāng)代資料庫技術(shù)發(fā)展的主要特徵之一，並由此產(chǎn)生了許多新型的資料庫系統(tǒng)。

(1)面向?qū)ο筚Y料庫系統(tǒng)

(2)分佈式資料庫系統(tǒng)

(3)並行資料庫系統(tǒng)

(4)多媒體資料庫系統(tǒng)

(5)主動資料庫系統(tǒng)

(6)模糊資料庫系統(tǒng)1.5.2資料庫技術(shù)的發(fā)展3、資料庫技術(shù)的新應(yīng)用資料庫技術(shù)在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用，也導(dǎo)致了一些新型資料庫系統(tǒng)的出現(xiàn)，這些應(yīng)用領(lǐng)域往往無法直接使用傳統(tǒng)資料庫系統(tǒng)來管理和處理其中的數(shù)據(jù)對象。

(1)數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)

(2)工程資料庫系統(tǒng)

1.6小結(jié)

本章概述了資料庫的基本概念，介紹了數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展的三個階段及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，說明了資料庫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。數(shù)據(jù)模型是資料庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。本章介紹了組成數(shù)據(jù)模型的三要素及其內(nèi)涵、概念模型和三種主要的資料庫模型。概念模型也稱資訊模型，用於資訊世界的建模，E-R模型是這類模型的典型代表，E-R方法簡單、清晰，應(yīng)用十分廣泛。數(shù)據(jù)模型包括非關(guān)係模型（層次模型和網(wǎng)狀模型）和關(guān)係模型。本章簡要地講解了層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)係模型，而關(guān)係模型將在後續(xù)章節(jié)中作更詳細(xì)的介紹。1.6小結(jié)

資料庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括三級模式和兩層映象。資料庫系統(tǒng)三級模式和兩層映象的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)保證了資料庫系統(tǒng)中能夠具有較高的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。資料庫系統(tǒng)不僅是一個電腦系統(tǒng)，而且是一個人-機(jī)系統(tǒng)，人的作用特別是DBA的作用最為重要。本章新概念較多，要深入而透徹地掌握這些基本概念和基本知識還需有個循序漸進(jìn)的過程?？梢栽卺崂m(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)中，不斷對照加深這些知識的理解與掌握。

習(xí)題一、選擇題1、（）是位於用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟體。資料庫在建立、使用和維護(hù)時(shí)由其統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制。A．DBMSB．DBC．DBSD．DBA2、文字、圖形、圖像、聲音、學(xué)生的檔案記錄、貨物的運(yùn)輸情況等，這些都是（）A．DATAB．DBSC．DBD．其他3、目前（）資料庫系統(tǒng)已逐漸淘汰了網(wǎng)狀資料庫和層次資料庫，成為當(dāng)今最為流行的商用資料庫系統(tǒng)。A．關(guān)係B．面向?qū)ο驝．分佈D．對象-關(guān)係4、（）是刻畫一個數(shù)據(jù)模型性質(zhì)最重要的方面。因此在資料庫系統(tǒng)中，人們通常按它的類型來命名數(shù)據(jù)模型。A．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B．?dāng)?shù)據(jù)操縱C．完整性約束D．?dāng)?shù)據(jù)聯(lián)繫5、()屬於資訊世界的模型，實(shí)際上是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個中間層次。A．?dāng)?shù)據(jù)模型B．概念模型C．非關(guān)係模型D．關(guān)係模型習(xí)題6、當(dāng)資料庫的()改變了，由資料庫管理員對()映象作相應(yīng)改變，可以使()保持不變，從而保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。(1)模式(2)存儲結(jié)構(gòu)(3)外模式/模式(4)用戶模式(5)模式/內(nèi)模式A．(1)和(3)和(4)B．(1)和(5)和(3)C．(2)和(5)和(1)D．(1)和(2)和(4)7、資料庫的三級體系結(jié)構(gòu)即子模式、模式與內(nèi)模式是對()的三個抽象級別。A．資訊世界B．資料庫系統(tǒng)C．?dāng)?shù)據(jù)D．資料庫管理系統(tǒng)8、英文縮寫DBA代表()A．資料庫管理員B．資料庫管理系統(tǒng)C．?dāng)?shù)據(jù)定義語言D．?dāng)?shù)據(jù)操縱語言9、模式和內(nèi)模式()。A．只能各有一個B．最多只能有一個C．至少兩個D．可以有多個10、在資料庫中存儲的是()。A．?dāng)?shù)據(jù)B．資訊C．?dāng)?shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的聯(lián)繫D．?dāng)?shù)據(jù)模型的定義二、填空題1、資料庫就是長期儲存在電腦內(nèi)_________、_________的數(shù)據(jù)集合。2、數(shù)據(jù)管理技術(shù)已經(jīng)曆了人工管理階段、___________和___________三個發(fā)展階段。3、數(shù)據(jù)模型通常都是由_________、_________和__________三個要素組成。4、資料庫系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：___________________、數(shù)據(jù)冗餘度小、具有較高的數(shù)據(jù)程式獨(dú)立性、具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能等。5、用二維表結(jié)構(gòu)表示實(shí)體以及實(shí)體間聯(lián)繫的數(shù)據(jù)模型稱為_____________數(shù)據(jù)模型。6、在資料庫的三級模式體系結(jié)構(gòu)中，外模式與模式之間的映象，實(shí)現(xiàn)了資料庫的____________獨(dú)立性。7、資料庫系統(tǒng)是以____為中心的系統(tǒng)。8、E-R圖表示的概念模型比________更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實(shí)世界。習(xí)題9、外模式，亦稱為子模式或用戶模式，是__________能夠看到和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特徵的描述。10、資料庫系統(tǒng)的軟體主要包括支持__________運(yùn)行的操作系統(tǒng)以及_________本身。三、簡答題1、簡述電腦數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展的三個階段。2、常用的三種數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各有什麼特點(diǎn)？3、試述資料庫系統(tǒng)的特點(diǎn)。4、試述數(shù)據(jù)模型的概念、數(shù)據(jù)模型的作用和數(shù)據(jù)模型的三要素。5、試述概念模型的作用。6、定義並理解概念模型中的以下術(shù)語：實(shí)體、實(shí)體型、實(shí)體集、屬性、碼、實(shí)體聯(lián)繫圖（E-R圖）、三種聯(lián)繫類型7、學(xué)校有若干個系，每個系有若干班級和教研室，每個教研室有若干教師，每個教師只教一門課，每門課可由多個教師教；每個班有若干學(xué)生，每個學(xué)生選修若干課程，每門課程可由若干學(xué)生選修。請用E-R圖畫出該學(xué)校的概念模型，注明聯(lián)繫類型。習(xí)題2.1關(guān)係模型

關(guān)係模型由關(guān)係數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)係操作集合和關(guān)係完整性約束三部分組成。1、關(guān)係模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——關(guān)係關(guān)係模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：非常單一，在用戶看來，關(guān)係模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表。但關(guān)係模型的這種簡單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠表達(dá)豐富的語義，描述出現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體以及實(shí)體間的各種聯(lián)繫。2、關(guān)係操作關(guān)係模型給出了關(guān)係操作的能力，它利用基於數(shù)學(xué)的方法來表達(dá)關(guān)係操作，關(guān)係模型給出的關(guān)係操作往往不針對具體的RDBMS語言來表述。2.1關(guān)係模型關(guān)係模型中常用的關(guān)係操作包括：選擇（select）、投影(project)、連接(join)、除(divide)、並(union)、交(intersection)、差(difference)等查詢(query)操作和增加(insert)、刪除(delete)、修改(update)等更新操作兩大部分。關(guān)係操作的特點(diǎn)是採用集合操作方式，即操作的對象和結(jié)果都是集合。這種操作方式也稱為一次一集合方式。關(guān)係數(shù)據(jù)語言可以分成三類：

(1)關(guān)係代數(shù)(2)關(guān)係演算(3)關(guān)係數(shù)據(jù)語言2.1關(guān)係模型3、關(guān)係的三類完整性約束關(guān)係模型提供了豐富的完整性控制機(jī)制，允許定義三類完整性：實(shí)體完整性、參照完整性和用戶自定義的完整性。其中實(shí)體完整性和參照完整性是關(guān)係模型必須滿足的完整性約束條件，應(yīng)該由關(guān)係系統(tǒng)自動支持。用戶自定義的完整性是應(yīng)用領(lǐng)域特殊要求而需要遵循的約束條件，體現(xiàn)了具體領(lǐng)域中的語義約束。2.2.1關(guān)係

⒈域（Domain）定義2.1

域是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。又稱為值域(用D表示)。域中所包含的值的個數(shù)稱為域的基數(shù)（用m表示）。在關(guān)係中就是用域來表示屬性的取值範(fàn)圍的。

例如，自然數(shù)、整數(shù)、實(shí)數(shù)、長度小於10位元組的字串集合、1-16之間的整數(shù)都是域。又如，D1={張三，李四}D1的基數(shù)m1為2D2={男，女}D2的基數(shù)m2為2D3={19，20，21}D3的基數(shù)m3為32.2.1關(guān)係⒉笛卡爾積（CartesianProduct）定義2.2

給定一組域D1、D2、…、Dn(這些域中可以包含相同的元素,即可以完全不同(也可以部分或全部相同),D1、D2、…、Dn的笛卡爾積為：D1×D2×…×Dn＝｛（d1，d2，…，dn）｜di∈Di，i＝1，2，…，n｝由定義可以看出，笛卡爾積也是一個集合。其中：

(1)其中每一個元素（d1，d2，…，dn）叫作一個n元組（n-tuple），或簡稱為元組（Tuple）。但元組不是di的集合，元組由di按序排列而成。

(2)元素中的每一個值di叫作一個分量（Component）。分量來自相應(yīng)的域（di∈Di）。2.2.1關(guān)係(3)若Di（i＝1，2，…，n）為有限集，其基數(shù)（Cardinalnumber）為mi（i＝1，2，…，n），則D1×D2×…×Dn的基數(shù)為n個域的基數(shù)累乘之積(4)笛卡爾積可表示為一個二維表。表中的每行對應(yīng)一個元組，表中的每列對應(yīng)一個域。如上面例子中D1與D2的笛卡爾積：

D1×D2={（張三，男），（張三，女），（李四，男）（李四，女）}

可以表示成二維表，如下表2.1所示：2.2.1關(guān)係

表2.1笛卡爾積姓名性別張三男張三女李四男李四女2.2.1關(guān)係

⒊關(guān)係（Relation）定義2.3D1×D2×…×Dn的任一子集叫作在域D1,D2,…Dn上的關(guān)係，用R(D1,D2,…Dn)表示。如上例中D1×D2笛卡爾積的子集可以構(gòu)成關(guān)係T1，如下表2.3所示：姓名性別張三男李四女2.2.1關(guān)係

(1)R表示關(guān)係的名字，n是關(guān)係的目或度（Degree）。當(dāng)n=1時(shí)，稱為單元關(guān)係。當(dāng)n=2時(shí)，稱為二元關(guān)係。

……

當(dāng)n=m時(shí)，稱為m元關(guān)係。(2)關(guān)係中的每個元素是關(guān)係中的元組，通常用t表示。(3)關(guān)係是笛卡爾積的子集，所以關(guān)係也是一個二維表，表的每行對應(yīng)一個元組，表的每列對應(yīng)一個域。由於域可以相同，為了加以區(qū)分，必須對每列起一個唯一的名字，稱為屬性（Attribute）。n目關(guān)係必有n個屬性。2.2.1關(guān)係對關(guān)係作如下限定和擴(kuò)充：

⑴無限關(guān)係在資料庫系統(tǒng)中是無意義的。因此限定關(guān)係數(shù)據(jù)模型中的關(guān)係必須是有限集合。

⑵通過為關(guān)係的每個列附加一個屬性名的方法取消關(guān)係元組的有序性，即（d1，d2，…，dj，di…，dn）=（d1，d2，…，di，dj，…，dn）（i，j=1,2…，n）基本關(guān)係具有以下六條性質(zhì)：

①列是同質(zhì)的（Homogeneous），即每一列中的分量是同一類型的數(shù)據(jù)，來自同一個域。

②不同的列可出自同一個域，稱其中的每一列為一個屬性，不同的屬性要給予不同的屬性名。2.2.1關(guān)係③列的順序無所謂，即列的次序可以任意交換。

④任意兩個元組不能完全相同。

⑤行的順序無所謂，即行的次序可以任意交換。

⑥分量必須取原子值，即每一個分量都必須是不可分的資料項(xiàng)目。如下兩圖：課程關(guān)係C(不規(guī)範(fàn)的關(guān)係）課程關(guān)係C

（規(guī)範(fàn)的關(guān)係）課程名學(xué)時(shí)理論實(shí)驗(yàn)資料庫5220C語言4520數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5530課程名理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)資料庫5220C語言4520數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)55302.2.2關(guān)係模式在資料庫中要區(qū)分型和值兩方面。關(guān)係資料庫中，關(guān)係模式是型，關(guān)係是值。關(guān)係模式是對關(guān)係的描述，那麼一個關(guān)係需要描述哪些方面？首先，應(yīng)該知道，關(guān)係實(shí)際上是一張二維表，表的每一行為一個元組，每一列為一個屬性。其次，一個關(guān)係通常是由賦予它的元組語義來確定的。元組語義實(shí)質(zhì)上是一個n目謂詞（n是屬性集中屬性的個數(shù)）?，F(xiàn)實(shí)世界隨著時(shí)間在不斷地變化，因而在不同的時(shí)刻，關(guān)係模式的關(guān)係也會有所變化。但是，現(xiàn)實(shí)世界的許多已有事實(shí)限定了關(guān)係模式所有可能的關(guān)係必須滿足一定的完整性約束條件。。因此一個關(guān)係模式應(yīng)當(dāng)是一個5元組。2.2.2關(guān)係模式定義2.4

關(guān)係的描述稱為關(guān)係模式（RelationSchema）。一個關(guān)係模式應(yīng)當(dāng)是一個五元組。它可以形式化地表示為：R（U,D,dom,F）。其中R為關(guān)係名，U為組成該關(guān)係的屬性名集合，D為屬性組U中屬性所來自的域的集合，dom為屬性向域的映象集合，F(xiàn)為屬性間數(shù)據(jù)的依賴關(guān)係集合。關(guān)係模式通?？梢院営洖椋篟(A1,A2,…,An)或R(U)。其中R為關(guān)係名，A1,A2,…,An為屬性名。而功能變數(shù)名稱及屬性向域的映象常常直接說明為屬性的類型、長度。關(guān)係實(shí)際上就是關(guān)係模式在某一時(shí)刻的狀態(tài)或內(nèi)容。也就是說，關(guān)係模式是型，關(guān)係是它的值。關(guān)係模式是靜態(tài)的、穩(wěn)定的，而關(guān)係是動態(tài)的、隨時(shí)間不斷變化的，因?yàn)殛P(guān)係操作在不斷地更新著數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。但在實(shí)際當(dāng)中，常常把關(guān)系模式和關(guān)係統(tǒng)稱為關(guān)係，讀者可以從上下文中加以區(qū)別。2.2.3關(guān)係資料庫在關(guān)係模型中，實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)繫都是用關(guān)係來表示。例如學(xué)生實(shí)體、課程實(shí)體、學(xué)生與課程之間的多對多選課聯(lián)繫都可以分別用一個關(guān)係（或二維表）來表示。在一個給定的現(xiàn)實(shí)世界領(lǐng)域中，所有實(shí)體及實(shí)體之間的聯(lián)繫的關(guān)係的集合構(gòu)成一個關(guān)係資料庫。關(guān)係資料庫也有型和值之分。關(guān)係資料庫的型也稱為關(guān)係資料庫模式，是對關(guān)係資料庫的描述，是關(guān)係模式的集合。關(guān)係資料庫的值也稱為關(guān)係資料庫，是關(guān)係的集合。關(guān)係資料庫模式與關(guān)係資料庫通常統(tǒng)稱為關(guān)係資料庫。2.3關(guān)係的完整性一、實(shí)體完整性（EntityIntegrity）規(guī)則2.1

實(shí)體完整性規(guī)則：若屬性組（或?qū)傩裕㎏是基本關(guān)係R的主碼（或稱主關(guān)鍵字），則所有元組K的取值唯一，並且K中屬性不能全部或部分取空值。二、參照完整性（Referentialintegrity）定義2.5

設(shè)F是基本關(guān)係R的一個或一組屬性，但不是關(guān)係R的碼，如果F與基本關(guān)係S的主碼Ks相對應(yīng)，則稱F是基本關(guān)係R的外碼（Foreignkey），並稱基本關(guān)係R為參照關(guān)係（Referencingrelation），基本關(guān)係S為被參照關(guān)係（Referencedrelation）或目標(biāo)關(guān)係（Targetrelation）。關(guān)係R和S可能是相同的關(guān)係，即自身參照。2.3關(guān)係的完整性規(guī)則2.2參照完整性規(guī)則：若屬性（或?qū)傩越M）F是基本關(guān)係R的外碼，它與基本關(guān)係S的主碼Ks相對應(yīng)（基本關(guān)係R和S可能是相同的關(guān)係），則對於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）；或者等於S中某個元組的主碼值。三、用戶定義的完整性（User-definedintegrity）用戶定義的完整性就是針對某一具體應(yīng)用的關(guān)係資料庫所制定約束條件，它反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求。

2.4關(guān)係代數(shù)

關(guān)係代數(shù)是一種抽象的查詢語言，用對關(guān)係的運(yùn)算來表達(dá)關(guān)係操作，關(guān)係代數(shù)是研究關(guān)係數(shù)據(jù)操作語言的一種較好的數(shù)學(xué)工具。關(guān)係代數(shù)是E.F.Codd1970年首次提出的，後面一節(jié)的關(guān)係演算是E.F.Codd1972年首次提出的，1979年E.F.Codd對關(guān)係模型作了擴(kuò)展，討論了關(guān)係代數(shù)中加入空值和外連接的問題。關(guān)係代數(shù)以一個或兩個關(guān)係為輸入（或稱為操作對象），產(chǎn)生一個新的關(guān)係作為其操作結(jié)果。即其運(yùn)算對象是關(guān)係，運(yùn)算結(jié)果亦為關(guān)係。關(guān)係代數(shù)用到的運(yùn)算符包括四類：集合運(yùn)算符、專門的關(guān)係運(yùn)算符、算術(shù)比較符和邏輯運(yùn)算符，如表2.6所示。2.4關(guān)係代數(shù)關(guān)係代數(shù)的運(yùn)算符運(yùn)算符含義運(yùn)算符含義集合運(yùn)算符∪∩-並交差比較運(yùn)算符＞≥＜≤＝≠大於大於等於小於小於等於等於不等於專門的關(guān)係運(yùn)算符×σ∏÷∞廣義笛卡爾積選取投影除連接邏輯運(yùn)算符∧∨?與或非2.4關(guān)係代數(shù)比較運(yùn)算符和邏輯運(yùn)算符是用來輔助專門的關(guān)係運(yùn)算符進(jìn)行操作的，所以關(guān)係代數(shù)的運(yùn)算按運(yùn)算符的不同主要分為傳統(tǒng)的集合運(yùn)算和專門的關(guān)係運(yùn)算兩類。1.傳統(tǒng)的集合運(yùn)算：包括並、交、差、廣義笛卡爾積四種運(yùn)算。2.專門的關(guān)係運(yùn)算：包括選擇、投影、連接、除等。其中傳統(tǒng)的集合運(yùn)算將關(guān)係看成元組的集合，其運(yùn)算是從關(guān)係的“水準(zhǔn)”方向即行的角度來進(jìn)行。而專門的關(guān)係運(yùn)算不僅涉及到行而且涉及到列。2.4.1傳統(tǒng)的集合運(yùn)算傳統(tǒng)的集合運(yùn)算是二目運(yùn)算，包括並、交、差、廣義笛卡爾積四種運(yùn)算。設(shè)關(guān)係R和關(guān)係S具有相同的目n（即兩個關(guān)係都有n個屬性），且相應(yīng)的屬性取自同一個域，則可定義並、差、交運(yùn)算如下：⒈並（Union）設(shè)關(guān)係R和關(guān)係S具有相同的目n（即兩個關(guān)係都有n個屬性），且相應(yīng)的屬性取自同一個域，則關(guān)係R與關(guān)係S的並由屬於R或?qū)凫禨的所有元組組成。記作：

R∪S=｛t|t∈R∨t∈S｝其結(jié)果關(guān)係仍為n目關(guān)係，由屬於R或?qū)凫禨的元組組成。關(guān)係的並操作對應(yīng)於關(guān)係的插入或添加記錄的操作，俗稱“+”操作，是關(guān)係代數(shù)的基本操作。2.4.1傳統(tǒng)的集合運(yùn)算⒉差（Difference）設(shè)關(guān)係R和關(guān)係S具有相同的目n，且相應(yīng)的屬性取自同一個域，則關(guān)係R與關(guān)係S的差由屬於R而不屬於S的所有元組組成。記作：

R-S=｛t|t∈R∧t∈S｝其結(jié)果關(guān)係仍為n目關(guān)係，由屬於R而不屬於S的所有元組組成。關(guān)係的差操作對應(yīng)於關(guān)係的刪除記錄的操作，俗稱“-”操作，是關(guān)係代數(shù)的基本操作。⒊交（Intersection）設(shè)關(guān)係R和關(guān)係S具有相同的目n，且相應(yīng)的屬性取自同一個域，則關(guān)係R與關(guān)係S的交由既屬於R又屬於S的所有元組組成。記作：R∩S=｛t|t∈R∧t∈S｝2.4.1傳統(tǒng)的集合運(yùn)算其結(jié)果關(guān)係仍為n目關(guān)係，由既屬於R又屬於S的元組組成。關(guān)係的交可以用差來表示，即R∩S=R-(R-S)。關(guān)係的交操作對應(yīng)於尋找兩關(guān)係共有記錄的操作，是一種關(guān)係查詢操作。關(guān)係的交操作能用差操作來代替，為此不是關(guān)係代數(shù)的基本操作。⒋廣義笛卡爾積（ExtendedCartesianProduct）廣義笛卡爾積不要求參加運(yùn)算的兩個關(guān)係具有相同的目（自然也就不要求來自同樣的域）。設(shè)R為n目關(guān)係,S為m目關(guān)係,則R和S的廣義笛卡爾積為:R×S=｛trts|tr∈R∧ts∈S｝

trts表示由兩個元組tr和ts前後有序連接而成的一個元組。2.4.1傳統(tǒng)的集合運(yùn)算任取元組tr和ts,當(dāng)且僅當(dāng)tr屬於R且ts屬於S時(shí),tr和ts的有序連接即為R×S的一個元組。R和S的廣義笛卡爾積是一個（n+m）目的關(guān)係。其中任何一個元組的前n列是關(guān)係R的一個元組,後m列是關(guān)係S的一個元組。若R有K1個元組,S有K2個元組,則R×S有K1×K2個元組。實(shí)際操作時(shí),可從R的第一個元組開始,依次與S的每一個元組組合,然後,對R的下一個元組進(jìn)行同樣的操作,直至R的最後一個元組也進(jìn)行完同樣的操作為止,即可得到R×S的全部元組。2.4.1傳統(tǒng)的集合運(yùn)算列：給出了兩個關(guān)係R和S,以及它們進(jìn)行並、差、交和笛卡爾積後的結(jié)果關(guān)係。2.4.1傳統(tǒng)的集合運(yùn)算2.4.2專門的關(guān)係運(yùn)算上節(jié)中所講的傳統(tǒng)集合運(yùn)算，只是從行的角度進(jìn)行，而要靈活地實(shí)現(xiàn)關(guān)係資料庫的多樣查詢操作，則須引入專門的關(guān)係運(yùn)算。專門的關(guān)係運(yùn)算包括選擇、投影、連接、除等。為了敘述方便，我們先引入幾個記號。⒈分量：設(shè)關(guān)係模式為R(A1,A2,…,An)。它的一個關(guān)係設(shè)為R。t∈R表示t是R的一個元組。t[Ai]則表示元組t中相應(yīng)於屬性Ai的一個分量。2.4.2專門的關(guān)係運(yùn)算⒉屬性列或域列：若A={Ai1,Ai2,…,Aik}，其中Ai1,Ai2,…,Aik是A1,A2,…,An中的一部分，則A稱為屬性列或域列。t[A]=(t[Ai1],t[Ai2],…,t[Aik])表示元組t在屬性列A上諸分量的集合。A則表示{A1,A2,…,An}中去掉{Ai1,Ai2,…,Aik}後剩餘的屬性組。⒊元組的連接：R為n目關(guān)係，S為m目關(guān)係。tr∈R，ts∈S，trts稱為元組的連接（Concatenation）。它是一個(n+m)列的元組，前n個分量為R中的一個n元組，後m個分量為S中的一個m元組。

2.4.2專門的關(guān)係運(yùn)算⒋象集：給定一個關(guān)係R(X，Z)，X和Z為屬性組。我們定義，當(dāng)t[X]=x時(shí)，x在R中的象集（ImagesSet）為：Zx={t[Z]|t∈R,t[X]=x}一、選擇（Selection）選擇又稱為限制（Restriction）。它是在關(guān)係R中選擇滿足給定條件的諸元組，記作：

σF(R)={t|t∈R∧F(t)=“真”}其中F表示選擇條件，它是一個邏輯運(yùn)算式，取邏輯值“真”或“假”。邏輯運(yùn)算式F的基本形式為：X1θY1[φX2θY2…]2.4.2專門的關(guān)係運(yùn)算

其中θ表示比較運(yùn)算符，它可以是＞、≥、＜、≤、＝或≠。X1、Y1等是屬性名或常量或簡單函數(shù)。屬性名也可以用它的序號來代替（如1，2，…）。φ表示邏輯運(yùn)算符，它可以是?、∧或∨。[]表示任選項(xiàng)，即[]中的部分可以要也可以不要，…表示上述格式可以重複下去。

設(shè)有一個學(xué)生-課程關(guān)係資料庫如圖2.2包括學(xué)生關(guān)係Student(說明：CS表示電腦系、IS表示資訊系、MA表示數(shù)學(xué)系)、課程關(guān)係Course和選修關(guān)係SC。下麵通過一些例子將對這三個關(guān)係進(jìn)行運(yùn)算。

2.4.2專門的關(guān)係運(yùn)算[例1]

查詢資訊系（CS系）全體學(xué)生。

σ(Student)或(Student)[例2]

查詢年齡大於19歲的學(xué)生。

σ(Student)二投影（Projection）關(guān)係R上的投影是從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)係。記作：

∏(R)={t[A]|t∈R}

其中A為R中的屬性列。關(guān)係的投影操作對應(yīng)於關(guān)係列的角度進(jìn)行的選取操作（縱向選?。?，也是關(guān)係查詢操作的重要成員之一，是關(guān)係代數(shù)的基本操作。2.4.2專門的關(guān)係運(yùn)算[例3]

查詢選修關(guān)係SC在學(xué)號和課程號兩個屬性上的投影。

∏(SC)或∏(SC)[例4]

查詢學(xué)生關(guān)係Student中都有哪些系，即是學(xué)生關(guān)係Student在所系屬性上的投影操作。

∏(Student)三連接（Join）連接也稱θ連接,是從兩個關(guān)係的廣義笛卡爾積中選取滿足某規(guī)定條件的全體元組,形成一個新的關(guān)係,記為2.4.2專門的關(guān)係運(yùn)算其中,A是R的屬性組（A1,A2,…,Ak）,B是S的屬性組（B1,B2,…,BK）。AθB的實(shí)際形式為Ai和Bi（i=1,2,…,k）不一定同名,但必須可比。θi(i=1,2,…,k)∈｛>,<,≤,≥,=,≠｝。連接運(yùn)算中有兩種最為重要也是最為常用的連接，一種是等值連接（equijoin），另一種是自然連接（Naturaljoin）。2.4.2專門的關(guān)係運(yùn)算等值連接屬於連接,當(dāng)一個連接運(yùn)算式中,所有的θi都是“=”符時(shí),則稱此連接為等值連接。等值連接是較常用的連接。自然連接（Naturaljoin）是一種特殊的等值連接，它要求兩個關(guān)係中進(jìn)行比較的分量必須是相同的屬性組，並且要在結(jié)果中把重複的屬性去掉。即若R和S具有相同的屬性組B，關(guān)係的各種連接，實(shí)際上是在關(guān)係的廣義笛卡爾積的基礎(chǔ)上再組合選擇或投影操作複合而成的一種查詢操作

2.4.2專門的關(guān)係運(yùn)算四、除（Division）給定關(guān)係R(X，Y)和S(Y，Z)，其中X，Y，Z為屬性組。R中的Y與S中的Y可以有不同的屬性名，但必須出自相同的域。R與S的除運(yùn)算得到一個新的關(guān)係P(X)，P是R中滿足下列條件的元組在X屬性列上的投影：元組在X上分量值x的象集Yx包含S在Y上投影的集合。記作：

R÷S={tr[X]|tr∈R∧Yx?∏Y(S)}

其中Yx為x在R中的象集，x=tz[X]。除操作是同時(shí)從行和列角度進(jìn)行運(yùn)算。除操作適合於包含“對於所有的/全部的”語句的查詢操作。2.4.2專門的關(guān)係運(yùn)算五．關(guān)係代數(shù)操作表達(dá)舉例關(guān)係代數(shù)中，關(guān)係代數(shù)運(yùn)算經(jīng)有限次複合後形成的式子稱為關(guān)係代數(shù)運(yùn)算式。對關(guān)係資料庫中數(shù)據(jù)的查詢可以寫成一個關(guān)係代數(shù)運(yùn)算式?；蛘哒f你寫成一個關(guān)係代數(shù)運(yùn)算式就表示你已經(jīng)完成了該查詢操作。以下是表達(dá)舉例：設(shè)教學(xué)資料庫中有三個關(guān)係，學(xué)生關(guān)係：S(SNO，SN，AGE，SEX)、學(xué)習(xí)關(guān)係：SC(SNO，CNO，GRADE)、課程關(guān)係：C(CNO，CN，TEACHER)2.4.2專門的關(guān)係運(yùn)算（1）檢索學(xué)習(xí)課程號為C3的學(xué)生學(xué)號和成績

∏SNO,GRADE(σCNO=’C3’(S∞SC)（2）檢索學(xué)習(xí)課程號為C4的學(xué)生學(xué)號和姓名

∏SNO,SN(σCNO=’C4’(S∞SC)（3）檢索學(xué)習(xí)課程名為MATHS的學(xué)生學(xué)號和姓名

∏SNO,SN(σCN=’MATHS’(S∞SC∞C)（4）檢索學(xué)習(xí)課程號為C1或C3的學(xué)生學(xué)號

∏SNO(σCNO=’C1’V’CNO=’C3’(SC)（5）檢索不學(xué)習(xí)課程號為C2的學(xué)生的姓名和年齡

∏SN,AGE(S)-∏SN,AGE(σCNO=’C2’(S∞SC)2.4.2專門的關(guān)係運(yùn)算

（6）檢索學(xué)習(xí)全部課程的學(xué)生姓名

∏SN(S∞(∏SNO,CNO(SC)÷∏CNO(C))（7）檢索所學(xué)課程包括200401所學(xué)課程的學(xué)生學(xué)號

∏SNO,CNO(SC)÷∏CNO(σSNO=’200401’(SC)2.5關(guān)係演算

關(guān)係演算是以數(shù)理邏輯中的謂詞演算為基礎(chǔ)的。按謂詞變元的不同，關(guān)係演算可分為元組關(guān)係演算和域關(guān)係演算。本節(jié)我們通過兩個實(shí)際的關(guān)係演算語言來介紹關(guān)係演算的操作思想。2.5.1元組關(guān)係演算語言ALPHA

元組關(guān)係演算是以元組變數(shù)作為謂詞變元的基本關(guān)係演算表達(dá)形式。

ALPHA語言主要有GET、PUT、HOLD、UPDATE、DELETE、DROP六條語句，語句的基本格式是：操作語句工作空間名（運(yùn)算式）：操作條件其中運(yùn)算式用於指定語句的操作對象，它可以是關(guān)係名或?qū)傩悦?，一條語句可以同時(shí)操作多個關(guān)係或多個屬性。操作條件是一個邏輯運(yùn)算式，用於將操作對象限定在滿足條件的元組中，操作條件可以為空。除此之外，還可以在基本格式的基礎(chǔ)上加上排序要求，定額要求等

2.5.1元組關(guān)係演算語言ALPHA一、檢索操作檢索操作用GET語句實(shí)現(xiàn)。(1)簡單檢索（即不帶條件的檢索）

[例1]

查詢所有被選修課程的課程號碼

GETW(SC.CNO)[例2]查詢所有學(xué)生的資訊

GETW(Student)2.5.1元組關(guān)係演算語言ALPHA(2)限定的檢索（即帶條件的檢索）由冒號後面的邏輯運(yùn)算式給出查詢條件。

[例3]查詢電腦系(CS)中年齡小於22歲的學(xué)生的學(xué)號和姓名

GETW(Student.SNO,Student.SN):Student.DEPT=’CS’∧Student.AGE<22(3)帶排序的檢索

[例4]查詢資訊系(IS)學(xué)生的學(xué)號、年齡，並按年齡降序排序

GETW(Student.SNO,Student.AGE):Student.DEPT='IS'DOWNStudent.AGEDOWN代表降序排序，後面緊跟排序的屬性名。當(dāng)昇冪排列時(shí)使用UP。2.5.1元組關(guān)係演算語言ALPHA(4)帶定額的檢索

[例5]

取出一個資訊系學(xué)生的姓名

GETW(1)(Student.SN):Student.DEPT='IS'

所謂帶定額的檢索是指規(guī)定了檢索出的元組的個數(shù)，方法是在W後的括弧中加上定額數(shù)量。排序和定額可以一起使用。[例6]查詢資訊系年齡最大的三個學(xué)生的學(xué)號及其年齡，並按年齡降序排列。

GETW(3)(Student.SNO,Student.AGE):Student.DEPT='IS'DOWNStudent.AGE2.5.1元組關(guān)係演算語言ALPHA(5)用元組變數(shù)的檢索因?yàn)樵M變數(shù)是在某一關(guān)係範(fàn)圍內(nèi)變化的，所以元組變數(shù)又稱為範(fàn)圍變數(shù)（RangeVariable）。元組變數(shù)主要有兩方面的用途：

①簡化關(guān)係名。在處理實(shí)際問題時(shí)，如果關(guān)係的名字很長，使用起來就會感到不方便，這時(shí)我們可以設(shè)一個較短名字的元組變數(shù)來簡化關(guān)係名。

②操作條件中使用量詞時(shí)必須用元組變數(shù)。元組變數(shù)是動態(tài)或邏輯的概念，一個關(guān)係可以設(shè)多個元組變數(shù)，每個元組變數(shù)獨(dú)立地代表該關(guān)係中的任一元組。2.5.1元組關(guān)係演算語言ALPHA(6)用存在量詞的檢索

[例8]查詢選修C2號課程的學(xué)生名字。

RANGESCXGETW(Student.SN):X(X.SNO=Student.SNO∧X.CNO='C2')[例9]查詢選修了直接先行課為C2號課程的課程的學(xué)生學(xué)號。

RANGECourseCXGETW(SC.SNO):CX(CX.CNO=SC.CNO∧CX.CPNO='C2')2.5.1元組關(guān)係演算語言ALPHA(7)帶有多個關(guān)係的運(yùn)算式的檢索上面所舉的各個例子中，雖然查詢時(shí)可能會涉及多個關(guān)係，即公式中可能涉及多個關(guān)係，但查詢結(jié)果都在一個關(guān)係中，即查詢結(jié)果運(yùn)算式中只有一個關(guān)係。實(shí)際上運(yùn)算式中是可以有多個關(guān)係的。

[例11]查詢成績?yōu)?0分以上的學(xué)生名字與課程名字。

RANGESCSCXGETW(Student.SNO,Course.CN):SCX(SCX.SCORE≥90∧SCX.SNO=Student.SNO∧Course.CNO=SCX.CNO)

本查詢所要求的結(jié)果學(xué)生名字和課程名字分別在Student和Course兩個關(guān)係中。2.5.1元組關(guān)係演算語言ALPHA(8)用全稱量詞的檢索

[例12]查詢不選C1號課程的學(xué)生名字。

RANGESCSCXGETW(Student.SN):SCX(SCX.SNO≠Student.SNO∨SCX.CNO≠'C1')

本例實(shí)際上也可以用存在量詞來表示：

RANGESCSCXGETW(Student.SN):?SCX(SCX.SNO=Student.SNO∧SCX.CNO='C1')2.5.1元組關(guān)係演算語言ALPHA(9)用兩種量詞的檢索

[例13]查詢選修了全部課程的學(xué)生姓名。

RANGECourseCXSCSCXGETW(Student.SN):CXSCX(SCX.SNO=Student.SNO∧SCX.CNO=CX.CNO)(10)用蘊(yùn)函（Implication）的檢索

[例14]查詢最少選修了學(xué)號為200402的學(xué)生所選課程的學(xué)生學(xué)號。2.5.1元組關(guān)係演算語言ALPHA

RANGECouseCXSCSCXSCSCYGETW(Student.SNO):CX(SCX(SCX.SNO='200402'∧SCX.CNO=CX.CNO)→SCY(SCY.SNO=Student.SNO∧SCY.CNO=CX.CNO))(11)集函數(shù)用戶在使用查詢語言時(shí)，經(jīng)常要作一些簡單的計(jì)算，例如要求符合某一查詢要求的元組數(shù)，求某個關(guān)係中所有元組在某屬性上的值的總和或平均值等。為了方便用戶，關(guān)係數(shù)據(jù)語言中建立了有關(guān)這類運(yùn)算的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫供用戶選用。這類函數(shù)通常稱為集函數(shù)（Aggregationfunction）或內(nèi)部函數(shù)（Build-infunction）。關(guān)係演算中提供了COUNT，TOTAL，MAX，MIN，AVG等集函數(shù)2.5.1元組關(guān)係演算語言ALPHA二、更新操作

1.修改操作修改操作用UPDATE語句實(shí)現(xiàn)。其步驟是：首先用HOLD語句將要修改的元組從資料庫中讀到工作空間中；然後用宿主語言修改工作空間中元組的屬性；最後用UPDATE語句將修改後的元組送回資料庫中。需要注意的是，單純檢索數(shù)據(jù)使用GET語句即可，但為修改數(shù)據(jù)而讀元組時(shí)必須使用HOLD語句，HOLD語句是帶上併發(fā)控制的GET語句。有關(guān)併發(fā)控制的概念我們將在第5章中詳細(xì)介紹。2.5.1元組關(guān)係演算語言ALPHA

插入操作用PUT語句實(shí)現(xiàn)。其步驟是：首先用宿主語言在工作空間中建立新元組；然後用PUT語句把該元組存入指定的關(guān)係中。3.刪除操作刪除操作用DELETE語句實(shí)現(xiàn)。其步驟為：用HOLD語句把要刪除的元組從資料庫中讀到工作空間中；再用DELETE語句刪除該元組。2.5.2域關(guān)係演算語言QBE*

關(guān)係演算的另一種方式是域關(guān)係演算。域關(guān)係演算以元組變數(shù)的分量即域變數(shù)作為謂詞變元的基本關(guān)係演算表達(dá)形式本節(jié)內(nèi)容為選學(xué)內(nèi)容2.6小結(jié)

關(guān)係資料庫系統(tǒng)是本書的重點(diǎn)。這是因?yàn)殛P(guān)係資料庫系統(tǒng)是目前使用最廣泛的資料庫系統(tǒng)。20世紀(jì)70年代以後開發(fā)的資料庫管理系統(tǒng)產(chǎn)品幾乎都是基於關(guān)係的。更進(jìn)一步，資料庫領(lǐng)域近40年來的研究工作也主要是關(guān)係的。在資料庫發(fā)展的歷史上，最重要的成就是創(chuàng)立了關(guān)係模型，並廣泛應(yīng)用關(guān)係資料庫系統(tǒng)。關(guān)係資料庫系統(tǒng)與非關(guān)係資料庫系統(tǒng)的區(qū)別是，關(guān)係系統(tǒng)只有“表”這一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；而非關(guān)係資料庫系統(tǒng)還有其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有其他複雜而不規(guī)則的操作。2.6小結(jié)

本章系統(tǒng)講解了關(guān)係資料庫的重要概念，包括關(guān)係模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)係的完整性以及關(guān)係操作。介紹了用代數(shù)方式來表達(dá)的關(guān)係語言即關(guān)係代數(shù)、基於元組關(guān)係演算的ALPHA語言和基於域關(guān)係演算的QBE。本章抽象的關(guān)係操作表達(dá)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)下一章關(guān)係資料庫國際標(biāo)準(zhǔn)語言SQL打好了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。習(xí)題一、單項(xiàng)選擇題1、設(shè)關(guān)係R和S的屬性個數(shù)分別為r和s，則(R×S)操作結(jié)果的屬性個數(shù)為()A.r+sB.