數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用教程―SQL Server 2019 課件 尹志宇 第1-8章數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述-數(shù)據(jù)庫(kù)查詢

數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用教程

―SQLServer2019第1章數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述第1章數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫(kù)——通俗地講就是存放數(shù)據(jù)的倉(cāng)庫(kù)。而數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)所研究的問(wèn)題是如何科學(xué)地組織和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如何高效地獲取和處理數(shù)據(jù)，是當(dāng)代計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要組成部分。本章主要介紹數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展歷史、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念、組成和功能以及數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)三個(gè)問(wèn)題。第1章數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述1.1數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展史

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是20世紀(jì)60年代后期興起的一門(mén)信息管理自動(dòng)化學(xué)科，是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)重要分支（數(shù)據(jù)處理）。了解計(jì)算機(jī)的三個(gè)主要的應(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、智能控制1.1數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展史1.1.1數(shù)據(jù)處理技術(shù)1.數(shù)據(jù)(Data)

數(shù)據(jù)是描述事物的符號(hào)記錄，是各類信息的具體表現(xiàn)形式。除了常用的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)外，文字(如名稱)、圖形、圖像、聲音等信息，也都是數(shù)據(jù)。應(yīng)用中提煉有用的數(shù)據(jù),一般對(duì)事物用記錄來(lái)描述。例如，對(duì)學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名、性別和年齡等情況這樣描述：202201001、張三、男、19。

1.1數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展史2.數(shù)據(jù)處理(DataProcess)

數(shù)據(jù)處理是指對(duì)數(shù)據(jù)的收集、分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、加工、計(jì)算、檢索、維護(hù)、傳播以及打印等一系列的活動(dòng)。

其目的就是從大量的數(shù)據(jù)中提取出有效的信息資源。在數(shù)據(jù)處理中，通常數(shù)據(jù)的計(jì)算比較簡(jiǎn)單，而數(shù)據(jù)的管理比較復(fù)雜。數(shù)據(jù)管理是數(shù)據(jù)處理的核心，指數(shù)據(jù)的收集、分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、加工、計(jì)算、檢索、維護(hù)、傳播以及打印等操作。1.1數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展史1.1.2數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的三個(gè)發(fā)展階段*

隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)處理方面應(yīng)用越來(lái)越廣泛，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)也不斷地發(fā)展。從數(shù)據(jù)管理的角度數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)經(jīng)歷了三個(gè)階段**。

1.人工管理階段

2.文件系統(tǒng)階段

3.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段1.1數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展史1.人工管理階段

20世紀(jì)50年代中期以前屬于人工管理階段，它是數(shù)據(jù)管理的初級(jí)階段。這一階段的計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算。特點(diǎn)：(1)數(shù)據(jù)不能被長(zhǎng)期保存，沒(méi)有文件的概念。(2)沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的軟件系統(tǒng)。(3)數(shù)據(jù)無(wú)獨(dú)立性、不能共享。(4)數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序一一對(duì)應(yīng)，應(yīng)用程序依賴于數(shù)據(jù)的物理組織，因此數(shù)據(jù)的獨(dú)立性差。1.1數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展史程序與數(shù)據(jù)是一個(gè)整體，一個(gè)程序中的數(shù)據(jù)無(wú)法被其他程序使用，因此程序與程序之間存在大量的重復(fù)數(shù)據(jù)。

應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系：應(yīng)用程序n應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)組n應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)組1數(shù)據(jù)組2…1.1數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展史2.文件系統(tǒng)階段

20世紀(jì)50年代后期至60年代中后期，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，不僅用于科學(xué)計(jì)算，還大量用于管理。硬件方面，磁盤(pán)成為計(jì)算機(jī)的主要外存儲(chǔ)器；軟件方面，出現(xiàn)了高級(jí)語(yǔ)言和操作系統(tǒng)。程序通過(guò)數(shù)據(jù)文件訪問(wèn)數(shù)據(jù)。外存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)輸入程序數(shù)據(jù)輸入程序數(shù)據(jù)文件特點(diǎn)：(1)數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期保存(2)由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)(3)

數(shù)據(jù)具有一定的獨(dú)立性，但獨(dú)立性較差應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)文件的關(guān)系：應(yīng)用程序n應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)文件n數(shù)據(jù)文件1文件系統(tǒng)應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)文件21.1數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展史3.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段

20世紀(jì)60年代后期以來(lái)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，數(shù)據(jù)量急劇增加，數(shù)據(jù)的共享要求越來(lái)越高。硬件方面，有了大容量的磁盤(pán)；軟件方面，出現(xiàn)了能夠統(tǒng)一管理和共享數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)。所以，此階段將數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上（數(shù)據(jù)庫(kù)中），進(jìn)行統(tǒng)一組織和管理。外存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫(kù)1.1數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展史1.1數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)如下（優(yōu)點(diǎn)）：（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化（2）較高的數(shù)據(jù)共享性（3）較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性（4）數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制

應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如圖所示：應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n…數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)1.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫(kù)后的系統(tǒng)，一般由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)用戶構(gòu)成。

數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)開(kāi)工具應(yīng)用系統(tǒng)人員硬件DBMS數(shù)據(jù)庫(kù)OS1.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成1.數(shù)據(jù)庫(kù)(DataBase,DB)

數(shù)據(jù)庫(kù)是指長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合，即在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中按一定的數(shù)據(jù)模型組織、存儲(chǔ)和使用的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。它不僅包括描述事物的數(shù)據(jù)本身，還包括相關(guān)事物之間的聯(lián)系。

1.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成

2.數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DataBaseManagementSystem，DBMS)**

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心，是為數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、使用和維護(hù)而配置的軟件。它建立在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，它為用戶或應(yīng)用程序提供訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，包括數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建、查詢、更新及各種數(shù)據(jù)控制等。

1.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的功能*數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心軟件，一般說(shuō)來(lái)，其功能主要包括以下4個(gè)方面。(1)數(shù)據(jù)定義和操縱功能

DBMS提供數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言DDL對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象進(jìn)行定義和數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言DML檢索、插入、修改、刪除數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。(2)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行控制功能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行并發(fā)控制、安全性檢查、完整性約束條件的檢查和執(zhí)行、數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)部維護(hù)等。1.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成(3)數(shù)據(jù)庫(kù)的組織、存儲(chǔ)和管理

DBMS確定以何種文件結(jié)構(gòu)和存取方式物理地組織數(shù)據(jù)，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，以便提高存儲(chǔ)空間利用率和各種操作的時(shí)間效率。(4)建立和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)初始數(shù)據(jù)的輸入與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)與恢復(fù)、數(shù)據(jù)庫(kù)的重組織與重構(gòu)造、性能的監(jiān)視與分析等。1.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成3.數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)

凡使用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)管理其數(shù)據(jù)的系統(tǒng)都稱為數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛，它可以用于事務(wù)管理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)圖形分析和處理以及人工智能等系統(tǒng)中。1.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成4.人員（1）終端用戶終端用戶是數(shù)據(jù)庫(kù)的使用者，通過(guò)應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互。（2）應(yīng)用程序員應(yīng)用程序員負(fù)責(zé)分析、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中各類應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一般需要一個(gè)以上的應(yīng)用程序員在開(kāi)發(fā)周期內(nèi)完成數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)等任務(wù)。1.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成（3）數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(DatabaseAdministrator,DBA)*

數(shù)據(jù)庫(kù)管理員是高級(jí)用戶，其職能是管理、監(jiān)督、維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，負(fù)責(zé)全面管理和控制數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。職責(zé)：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，定義數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性和完整性，監(jiān)督數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行等等。1.3數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)1.3.1數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)*

為了保障數(shù)據(jù)與程序之間的獨(dú)立性，使用戶能以簡(jiǎn)單的邏輯結(jié)構(gòu)操作數(shù)據(jù)而無(wú)需考慮數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化應(yīng)用程序的編制和程序員的負(fù)擔(dān)，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。DBMS將數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)分為三級(jí)模式：外模式、模式和內(nèi)模式。

1.3.1數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)學(xué)生表：學(xué)號(hào)姓名性別學(xué)院2016002張三男數(shù)學(xué)2016025李四女?dāng)?shù)學(xué)2016023劉明男數(shù)學(xué)2016033王曉女信技2016055李洪男信技2016123鄭曉風(fēng)女信技模式外模式學(xué)號(hào)姓名性別2016033王曉女2016055李洪男2016123鄭曉風(fēng)女男劉明2016023女男性別李四2016025張三2016002姓名學(xué)號(hào)數(shù)學(xué)學(xué)院學(xué)生：信息技術(shù)學(xué)院學(xué)生：1.3.1數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)1.3.1數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)（1）模式

模式也稱概念模式或邏輯模式，是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式，綜合地考慮了所有用戶的需求，并將這些需求結(jié)合成一個(gè)邏輯整體。（2）內(nèi)模式內(nèi)模式也稱存儲(chǔ)模式或物理模式，是對(duì)數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)內(nèi)模式。三級(jí)模式結(jié)構(gòu)的一個(gè)具體實(shí)例圖書(shū)信息出版社名稱字符型20書(shū)名字符型30作者姓名字符型20出版日期日期型

作者著書(shū)信息作者姓名字符型20書(shū)名字符型30出版社出書(shū)類型出版社名稱字符型20書(shū)名字符型30類型字符型1

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外模式模式內(nèi)模式1.3.1數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)（3）外模式

外模式也稱子模式或用戶模式，它是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶能夠看見(jiàn)和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。外模式通常是模式的子集，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以有多個(gè)外模式。

1.3.2數(shù)據(jù)庫(kù)的兩級(jí)映像

數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)把數(shù)據(jù)的具體組織（內(nèi)模式）留給DBMS去做，用戶只要抽象地處理數(shù)據(jù)（模式——DBA、外模式——程序員），減輕了用戶使用系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。但，三級(jí)模式結(jié)構(gòu)之間差別往往很大，為了實(shí)現(xiàn)這3個(gè)抽象級(jí)別的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，DBMS在三級(jí)模式結(jié)構(gòu)之間提供了兩級(jí)映像：外模式/模式映像，模式/內(nèi)模式映像。1.3.2數(shù)據(jù)庫(kù)的兩級(jí)映像（1）外模式/模式映像對(duì)于每個(gè)外模式，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都有一個(gè)外模式/模式映像，它定義了該外模式與模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

*當(dāng)模式改變時(shí)(如增加新的關(guān)系、新的屬性、改變屬性的數(shù)據(jù)類型等)，由數(shù)據(jù)庫(kù)管理員對(duì)各個(gè)外模式/模式映像作相應(yīng)改變，可以使外模式保持不變。因?yàn)閼?yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫(xiě)的，所以應(yīng)用程序不必修改。此映像的功能就是：保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨(dú)立性，簡(jiǎn)稱邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性*。1.3.2數(shù)據(jù)庫(kù)的兩級(jí)映像（2）模式/內(nèi)模式映像

數(shù)據(jù)庫(kù)中只有一個(gè)模式，也只有一個(gè)內(nèi)模式，所以模式/內(nèi)模式映像是唯一的，它定義了數(shù)據(jù)庫(kù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

*當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變了(如選用了另一種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu))，由數(shù)據(jù)庫(kù)管理員對(duì)模式/內(nèi)模式映像作相應(yīng)改變，可以保證模式保持不變，因而應(yīng)用程序也不必改變。此映像的功能是：保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性，簡(jiǎn)稱物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性*。第1章數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述總結(jié)：1、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展歷史了解數(shù)據(jù)管理的三個(gè)階段。2、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成和功能（1）理解DB、DBMS、DBA概念（2）了解DBMS的功能3、數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)清楚數(shù)據(jù)庫(kù)分成三級(jí)模式結(jié)構(gòu)的目的（使用方便），兩級(jí)映像的作用（數(shù)據(jù)獨(dú)立性）。數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用教程

―SQLServer2019第2章數(shù)據(jù)模型第2章數(shù)據(jù)模型

客觀事物是信息之源，是設(shè)計(jì)、建立數(shù)據(jù)庫(kù)的出發(fā)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)不能直接處理現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物，所以人們必須事先將具體事物轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的形式化結(jié)構(gòu)中如何抽象、表示、處理現(xiàn)實(shí)世界中的信息和數(shù)據(jù)呢？這就是數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型。第2章數(shù)據(jù)模型本章主要介紹三個(gè)問(wèn)題：信息的三種世界概念模型數(shù)據(jù)模型第2章數(shù)據(jù)模型2.1信息的三種世界計(jì)算機(jī)信息處理的對(duì)象是現(xiàn)實(shí)生活中的客觀事物，在對(duì)客觀事物實(shí)施處理的過(guò)程中，涉及到三個(gè)層次，即現(xiàn)實(shí)世界、信息世界和機(jī)器世界，經(jīng)歷了兩次抽象和轉(zhuǎn)換。2.1信息的三種世界1.現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)世界就是人們所能看到的、接觸到的世界。現(xiàn)實(shí)世界就是存在于人腦之外的客觀世界，客觀事物及其相互聯(lián)系就處于現(xiàn)實(shí)世界中。2.1信息的三種世界2.信息世界

信息世界就是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映，又稱概念世界?？陀^事物在信息世界中稱為實(shí)體，反映事物間聯(lián)系的是實(shí)體模型或概念模型。3.數(shù)據(jù)世界數(shù)據(jù)世界又叫機(jī)器世界，是信息世界中的信息數(shù)據(jù)化后對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物。現(xiàn)實(shí)世界中的客觀事物及其聯(lián)系，在數(shù)據(jù)世界中用數(shù)據(jù)模型來(lái)描述。第2章數(shù)據(jù)模型2.2概念模型（信息世界）

概念模型是現(xiàn)實(shí)世界的抽象反映，是獨(dú)立于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的模型，是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次。2.2.1基本概念*1.

實(shí)體(Entity)*：客觀存在并可以相互區(qū)分的事物。如一個(gè)學(xué)生、一個(gè)班級(jí)等。2.

屬性(Attribute)*：實(shí)體所具有的某些特性。通過(guò)屬性對(duì)實(shí)體進(jìn)行描述，實(shí)體是由屬性組成的。

2.2概念模型例如，學(xué)生實(shí)體可由學(xué)號(hào)、姓名、性別、年齡、系、專業(yè)等組成，（202202001、張強(qiáng)、男、19、計(jì)算機(jī)、軟件工程）這些屬性組合起來(lái)就可以表示“張強(qiáng)”這個(gè)學(xué)生。3.

碼(Key)*

：一個(gè)實(shí)體往往有多個(gè)屬性，它們構(gòu)成該實(shí)體的屬性集合。如果其中有一個(gè)屬性或?qū)傩约軌蛭ㄒ粯?biāo)識(shí)整個(gè)屬性集合，則稱該屬性或?qū)傩约癁樵搶?shí)體的碼。例如，學(xué)號(hào)是學(xué)生實(shí)體的碼。在同一學(xué)校里，不可能有兩個(gè)學(xué)生具有相同的學(xué)號(hào)。2.2概念模型4.實(shí)體型(EntityType)：具有相同屬性的實(shí)體必然具有共同的特征和性質(zhì)。用實(shí)體名及其屬性名集合來(lái)抽象和刻畫(huà)同類實(shí)體，稱為實(shí)體型。例如，學(xué)生(學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生年份，系，入學(xué)時(shí)間)就是一個(gè)實(shí)體型。5.實(shí)體集(EntitySet)：同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。例如，全體學(xué)生就是一個(gè)實(shí)體集。2.2概念模型6.

聯(lián)系(Relationship)*

：現(xiàn)實(shí)世界的事物之間是有聯(lián)系的，即各實(shí)體型之間是有聯(lián)系的。a1

a2

a3

a4

b1

b2

b3

b4

A

B

(1)一對(duì)一聯(lián)系(1:1)對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中至多有一個(gè)實(shí)體與之對(duì)應(yīng)，反之亦然，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有一對(duì)一聯(lián)系，記為1:1。例如，部門(mén)與經(jīng)理之間聯(lián)系，學(xué)校與校長(zhǎng)之間的聯(lián)系等等就是一對(duì)一的聯(lián)系。2.2概念模型(2)一對(duì)多聯(lián)系(1:M)對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有多個(gè)實(shí)體與之對(duì)應(yīng)；反過(guò)來(lái)，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多有一個(gè)實(shí)體與之對(duì)應(yīng)，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有一對(duì)多聯(lián)系，記為1:M。例如，一個(gè)班可以有多個(gè)學(xué)生，但一個(gè)學(xué)生只能屬于一個(gè)班。班級(jí)與學(xué)生之間的聯(lián)系就是一對(duì)多的聯(lián)系。a1

a2

a3

b1

b2

b3

b4

b5A

B

2.2概念模型(3)多對(duì)多聯(lián)系(M:N)對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有多個(gè)實(shí)體與之對(duì)應(yīng)；反過(guò)來(lái)，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也有多個(gè)實(shí)體與之對(duì)應(yīng)，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有多對(duì)多聯(lián)系，記為M:N。例如，學(xué)生在選課時(shí)，一個(gè)學(xué)生可以選多門(mén)課程，一門(mén)課程也可以被多個(gè)學(xué)生選，則學(xué)生和課程之間具有多對(duì)多聯(lián)系。a1

a2

a3

a4

b1

b2

b3

b4

A

B

2.2概念模型2.2.2E-R模型*

概念模型的表示方法很多，其中最為著名和使用最為廣泛的是P.P.Chen于1976年提出的E-R(Entity-Relationship)模型。E-R模型又叫實(shí)體-聯(lián)系模型，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一種抽象，它的主要成分是實(shí)體、聯(lián)系和屬性。E-R模型的圖形表示稱為E-R圖*。2.2概念模型E-R圖通用的表示方式：（1）用矩形表示實(shí)體，在框內(nèi)寫(xiě)上實(shí)體名。（2）用橢圓形表示實(shí)體的屬性，并用無(wú)向邊把實(shí)體和屬性連接起來(lái)。（3）用菱形表示實(shí)體間的聯(lián)系，在菱形框內(nèi)寫(xiě)上聯(lián)系名，用無(wú)向邊分別把菱形框與有關(guān)實(shí)體連接起來(lái)，在無(wú)向邊旁注明聯(lián)系的類型。注：有的聯(lián)系也有屬性。

2.2概念模型例1：學(xué)生實(shí)體和班級(jí)實(shí)體的聯(lián)系的E-R圖。

學(xué)生實(shí)體有屬性：學(xué)號(hào)、姓名、性別、年齡、班級(jí)名。班級(jí)實(shí)體有屬性：班級(jí)名、班主任。學(xué)生班級(jí)屬于班級(jí)名班主任N1姓名性別出生日期學(xué)號(hào)例2：學(xué)生選課系統(tǒng)的E-R圖。學(xué)生實(shí)體有屬性：學(xué)號(hào)、姓名、性別、年齡、班級(jí)名。課程實(shí)體有屬性：課程名、課程編號(hào)、學(xué)時(shí)、學(xué)分。注：學(xué)生選課后有成績(jī)2.2概念模型成績(jī)選修MN學(xué)生課程學(xué)號(hào)姓名性別出生日期課程號(hào)課程名學(xué)分學(xué)時(shí)例1、例2組合成一個(gè)簡(jiǎn)單的學(xué)生信息數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

。2.2概念模型1NMN課程學(xué)生選修姓名性別出生日期課程號(hào)課程名學(xué)分成績(jī)學(xué)號(hào)班級(jí)屬于班主任班級(jí)名學(xué)時(shí)系實(shí)體的屬性有：系名，系號(hào)，系主任教師實(shí)體的屬性有：教師號(hào)，教師名，年齡，職稱。練習(xí)：畫(huà)出某學(xué)校系和教師之間關(guān)系的E-R圖。2.2概念模型2.2概念模型例如：有一個(gè)高等學(xué)校信息數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，包含學(xué)生、教師、專業(yè)、教科書(shū)和課程五個(gè)實(shí)體，實(shí)體聯(lián)系的E-R圖。

MN1N1NNMNM1N屬于所屬教科書(shū)專業(yè)訂購(gòu)課程開(kāi)課教師學(xué)生教學(xué)選修專業(yè)名專業(yè)號(hào)學(xué)號(hào)姓名性別年齡職工號(hào)姓名性別民族課程號(hào)課程名學(xué)分成績(jī)書(shū)號(hào)書(shū)名出版社數(shù)量開(kāi)課學(xué)期第2章數(shù)據(jù)模型2.3數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型是對(duì)客觀事物及聯(lián)系的數(shù)據(jù)描述，是概念模型的數(shù)據(jù)化，即數(shù)據(jù)模型提供表示和組織數(shù)據(jù)的方法。數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)的完整性約束三部分（三要素*）組成。2.3數(shù)據(jù)模型1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)組織方式和數(shù)據(jù)之間聯(lián)系進(jìn)行框架性描述的集合，是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)靜態(tài)特征的描述。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來(lái)組織數(shù)據(jù)的，因此數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來(lái)命名數(shù)據(jù)模型。如層次結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和關(guān)系結(jié)構(gòu)的模型分別命名為層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。

2.3數(shù)據(jù)模型2、數(shù)據(jù)操作指數(shù)據(jù)庫(kù)中各記錄允許執(zhí)行的操作的集合，例如插入、刪除、修改、檢索、更新等操作，是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)特征的描述。3、數(shù)據(jù)的完整性約束是關(guān)于數(shù)據(jù)狀態(tài)和狀態(tài)變化的一組完整性約束規(guī)則的集合，以保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性和一致性。例如，數(shù)據(jù)庫(kù)的主碼不能允許取空值，性別的取值范圍為“男或女”等。

2.3數(shù)據(jù)模型2.3.1層次模型

層次模型用樹(shù)形結(jié)構(gòu)來(lái)表示各類實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系。每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型，結(jié)點(diǎn)之間的連線表示記錄類型間的聯(lián)系，這種聯(lián)系只能是父子聯(lián)系。學(xué)校學(xué)院1學(xué)院3學(xué)院2系1系2教研室1教研室2層次模型存在如下特點(diǎn)：（1）只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親結(jié)點(diǎn)，稱為根結(jié)點(diǎn)。（2）根結(jié)點(diǎn)以外的其他結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)。所以只能表示一對(duì)多和一對(duì)一聯(lián)系。2.3數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)模型的操作主要有查詢、插入、刪除和更新。進(jìn)行插入、刪除、更新操作時(shí)要滿足層次模型的完整性約束條件：（1）進(jìn)行插入操作時(shí)，如果沒(méi)有相應(yīng)的雙親結(jié)點(diǎn)值就不能插入子女結(jié)點(diǎn)值。（2）進(jìn)行刪除操作時(shí)，如果刪除雙親結(jié)點(diǎn)值，則相應(yīng)的子女結(jié)點(diǎn)值也被同時(shí)刪除。（3）進(jìn)行更新操作時(shí)，應(yīng)更新所有相應(yīng)記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性。2.3數(shù)據(jù)模型層次模型的優(yōu)點(diǎn)是模型本身比較簡(jiǎn)單，只需很少幾條命令就能操縱數(shù)據(jù)庫(kù)；對(duì)于實(shí)體間聯(lián)系是固定的，且預(yù)先定義好的應(yīng)用系統(tǒng)，采用層次模型最易實(shí)現(xiàn)。但其缺點(diǎn)也很多，如插入和刪除操作的限制比較多；查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過(guò)雙親結(jié)點(diǎn)；無(wú)法直接表示多對(duì)多聯(lián)系等等。2.3數(shù)據(jù)模型2.3.2網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型是一種比層次模型更具普遍性的結(jié)構(gòu)，它允許多個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親結(jié)點(diǎn)，也允許一個(gè)結(jié)點(diǎn)有多個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)。因此，網(wǎng)狀模型可以方便地表示各種類型的聯(lián)系。課程1課程2課程3學(xué)生2學(xué)生3學(xué)生4學(xué)生5學(xué)生1網(wǎng)狀模型是一個(gè)不加任何條件的無(wú)向圖。一般來(lái)說(shuō)，層次模型是網(wǎng)狀模型的特殊形式，網(wǎng)狀模型是層次模型的一般形式。

2.3數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的操作主要包括查詢、插入、刪除和更新數(shù)據(jù)。進(jìn)行插入、刪除、更新操作時(shí)要滿足網(wǎng)狀模型的完整性約束條件：（1）插入操作允許插入尚未確定雙親結(jié)點(diǎn)值的子女結(jié)點(diǎn)值。（2）刪除操作允許只刪除雙親結(jié)點(diǎn)值。（3）更新操作只需要更新指定記錄即可。（4）查詢操作可以有多種方法，可根據(jù)具體情況選用。2.3數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀模型與層次模型相比，提供了更大的靈活性，能更直接地描述現(xiàn)實(shí)世界，性能和效率也比較好。網(wǎng)狀模型的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，用戶不易掌握；DDL和DML語(yǔ)言復(fù)雜，用戶不易使用；記錄之間聯(lián)系變動(dòng)后涉及鏈接指針的調(diào)整，擴(kuò)充和維護(hù)都比較復(fù)雜。2.3數(shù)據(jù)模型2.3.3關(guān)系模型*

用二維表格*結(jié)構(gòu)表示實(shí)體以及實(shí)體之間的聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為關(guān)系模型。關(guān)系模型是數(shù)據(jù)模型中最重要的模型。它以關(guān)系數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ)，在關(guān)系模型中，操作的對(duì)象和操作結(jié)果都是二維表。2.3數(shù)據(jù)模型重要概念*：1.關(guān)系一個(gè)關(guān)系就是一張二維表，每個(gè)關(guān)系都有一個(gè)關(guān)系名，在計(jì)算機(jī)里，一個(gè)關(guān)系可以存儲(chǔ)為一個(gè)文件。2.元組二維表中的行稱為元組，每一行是一個(gè)元組。元組對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)文件中的一個(gè)記錄。3.屬性二維表的列稱為屬性，每一列有一個(gè)屬性名，屬性值是屬性的具體值。屬性對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)文件中的一個(gè)字段，屬性的具體取值就形成表中的一個(gè)個(gè)元組。2.3數(shù)據(jù)模型4.域域是屬性的取值范圍。5.關(guān)系模式*對(duì)關(guān)系的信息結(jié)構(gòu)及語(yǔ)義限制的描述稱為關(guān)系模式，用關(guān)系名和包含的屬性名的集合表示。例如，職工信息表的關(guān)系模式是：職工（職工號(hào)，姓名，性別，年齡，工資）。6.關(guān)鍵字或碼在關(guān)系的屬性中，能夠用來(lái)唯一標(biāo)識(shí)元組的屬性（或?qū)傩越M合）稱為關(guān)鍵字或碼(Key)。2.3數(shù)據(jù)模型7.候選關(guān)鍵字或候選碼

如果在一個(gè)關(guān)系中，存在多個(gè)屬性(或?qū)傩越M合)都能用來(lái)唯一標(biāo)識(shí)該關(guān)系中的元組，這些屬性(或?qū)傩越M合)都稱為該關(guān)系的候選關(guān)鍵字或候選碼，候選碼可以有多個(gè)。

8.主鍵或主碼

在一個(gè)關(guān)系的若干候選關(guān)鍵字中，被指定作為關(guān)鍵字的候選關(guān)鍵字稱為該關(guān)系的主鍵或主碼(PrimaryKey)，一般，我們習(xí)慣選擇號(hào)碼作為一個(gè)關(guān)系的主碼。2.3數(shù)據(jù)模型9.主屬性和非主屬性

在一個(gè)關(guān)系中，包含在任何候選碼中的各個(gè)屬性稱為主屬性；不包含在任一候選碼中的屬性稱為非主屬性。10.外鍵或外碼一個(gè)關(guān)系的某個(gè)屬性(或?qū)傩越M合)不是該關(guān)系的主碼或只是主碼的一部分，卻是另一個(gè)關(guān)系的主碼，則稱這樣的屬性為該關(guān)系的外鍵或外碼(ForeignKey)。外碼是表與表聯(lián)系的紐帶。前面的層次模型圖可以用3個(gè)表表示：（1）學(xué)院表（2）系表（3）教研室表2.3數(shù)據(jù)模型學(xué)校學(xué)院1學(xué)院3學(xué)院2系1系2教研室1教研室2前面的網(wǎng)狀模型圖也可以用3個(gè)表表示：（1）學(xué)生表（2）課程表（3）成績(jī)表2.3數(shù)據(jù)模型課程1課程2課程3學(xué)生2學(xué)生3學(xué)生4學(xué)生5學(xué)生1學(xué)院表例：學(xué)院號(hào)學(xué)院名院長(zhǎng)001數(shù)學(xué)張三002物理李四003化學(xué)王五004文學(xué)劉明系名系主任學(xué)院號(hào)數(shù)學(xué)系aa001計(jì)算機(jī)系bb001網(wǎng)絡(luò)系cc002電子系dd002系表例：教研室名教研室主任系名數(shù)學(xué)基礎(chǔ)AB數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)應(yīng)用BC數(shù)學(xué)系計(jì)算機(jī)應(yīng)用AC計(jì)算機(jī)系網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)AD計(jì)算機(jī)系網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用BD網(wǎng)絡(luò)系網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)BE網(wǎng)絡(luò)系控制理論DF電子系教研室表例:2.3數(shù)據(jù)模型學(xué)生表例：學(xué)號(hào)姓名性別2016002張三男2016025李四女2016023劉明男2016033王曉女課程號(hào)課程名學(xué)分A002數(shù)據(jù)庫(kù)4B025英語(yǔ)5A005網(wǎng)絡(luò)3B028VB3課程表例：學(xué)號(hào)課程號(hào)成績(jī)2016002A002782016002B025882016002A005932016025A002902016025B025782016025A005772016025B028882016033A002872004033B025832016023A005792016023B028922016023B02589成績(jī)表例:表示學(xué)生和課程之間的聯(lián)系2.3數(shù)據(jù)模型

關(guān)系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)系的完整性約束條件，使得關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)從一種一致性狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種一致性狀態(tài)。

詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)第3章。2.3數(shù)據(jù)模型1、了解信息的三種世界（現(xiàn)實(shí)世界、信息世界和機(jī)器世界

）。2、概念模型的基本概念（清楚的理解實(shí)體、屬性、碼和聯(lián)系）。3、學(xué)會(huì)E-R圖的畫(huà)法。4、最常見(jiàn)的三種數(shù)據(jù)模型，了解前兩種，深刻理解關(guān)系模型中的概念。第2章數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用教程

―SQLServer2019第3章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)第3章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)就是支持關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。關(guān)系數(shù)據(jù)模型由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作集合和關(guān)系完整性約束三部分組成。實(shí)體的聯(lián)系有兩類,一類是實(shí)體與實(shí)體之間的聯(lián)系；另一類是實(shí)體內(nèi)部各屬性間的聯(lián)系。關(guān)系模式中各個(gè)屬性之間的相互關(guān)聯(lián)，就是數(shù)據(jù)依賴，它是規(guī)范化理論中一個(gè)最重要最基本的概念，是數(shù)據(jù)庫(kù)模式設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。第3章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)本章介紹兩個(gè)問(wèn)題：（1）關(guān)系數(shù)據(jù)模型三要素：關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)完整性、關(guān)系運(yùn)算即關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)操作（2）關(guān)系的規(guī)范化：函數(shù)依賴的相關(guān)概念、關(guān)系的規(guī)范化目的和過(guò)程第3章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)3.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體以及實(shí)體間的各種聯(lián)系均用關(guān)系來(lái)表示。在用戶看來(lái)，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)就是一張二維表。

3.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.1.1關(guān)系的定義和性質(zhì)關(guān)系就是一張二維表，但并不是任何二維表都叫關(guān)系，我們不能把日常生活中所用的任何表格都當(dāng)成一個(gè)關(guān)系直接存放到數(shù)據(jù)庫(kù)里。

那么什么樣的二維表才叫關(guān)系呢？例如：有兩個(gè)域，D1=動(dòng)物集合={貓，狗，豬}，D2=食物集合={魚(yú)，骨頭，白菜}，D1×D2={(貓,魚(yú))(狗,魚(yú))(豬,魚(yú))(貓,骨頭)(狗,骨頭)(豬,骨頭)(貓,白菜)(狗,白菜)(豬,白菜)}表3.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、關(guān)系的數(shù)學(xué)定義笛卡爾積：設(shè)D1，D2，…，Dn為任意域，定義D1，D2，…，Dn的笛卡爾積為：D1×D2×…×Dn={(d1,d2,…,dn)|diDi,i=1,2,…,n}

域：一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。動(dòng)物食物貓魚(yú)狗魚(yú)豬魚(yú)貓骨頭狗骨頭豬骨頭貓白菜狗白菜豬白菜D1×D2=動(dòng)物食物表笛卡爾積推出關(guān)系表的定義3.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系：D1×D2×…×Dn的中有關(guān)系的行形成的子集叫做D1×D2×…×D7n上的一個(gè)關(guān)系（Relation），用R(D1，D2，…，Dn)表示。（R表示關(guān)系名，n表示關(guān)系的目、度或元）動(dòng)物食物表的子集——?jiǎng)游锸澄镪P(guān)系表動(dòng)物食物貓魚(yú)狗骨頭豬白菜3.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.關(guān)系的性質(zhì)：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)要求關(guān)系必須是具有以下性質(zhì)：（1）在同一個(gè)關(guān)系中，同一個(gè)列的數(shù)據(jù)必須是同一種數(shù)據(jù)類型。（2）在同一個(gè)關(guān)系中，不同的列的數(shù)據(jù)可以同一種數(shù)據(jù)類型，但各屬性名必須是互不相同。（3）在同一個(gè)關(guān)系中，任意兩個(gè)元組都不能完全相同。3.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（4）在同一個(gè)關(guān)系中，列的次序無(wú)關(guān)緊要。即列的排列順序是不分先后的。（5）在同一個(gè)關(guān)系中，元組的位置無(wú)關(guān)緊要，即排行不分先后。（6）關(guān)系中的每個(gè)屬性必須是單值，即不可再分，這就要求關(guān)系的結(jié)構(gòu)不能嵌套。這是關(guān)系應(yīng)滿足的最基本的條件。

3.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)例如，有這樣一個(gè)學(xué)生表如下：復(fù)合表示例學(xué)號(hào)姓名性別系編號(hào)成績(jī)C語(yǔ)言英語(yǔ)高數(shù)2022001張三男017787862022002李四女026989762022003劉明男037984822022004王曉女036690763.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上述復(fù)合表格就不是關(guān)系，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的修改，才能成為數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)系。（1）可以轉(zhuǎn)化成一個(gè)關(guān)系，即學(xué)生成績(jī)關(guān)系（學(xué)號(hào)，姓名，性別，系編號(hào)，C語(yǔ)言，英語(yǔ)，高數(shù)）；（2）也可以轉(zhuǎn)化成兩個(gè)關(guān)系，即學(xué)生關(guān)系（學(xué)號(hào)，姓名，性別，系編號(hào)）和成績(jī)關(guān)系（學(xué)號(hào)，C語(yǔ)言，英語(yǔ)，高數(shù)）。3.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在關(guān)系數(shù)據(jù)模型中，實(shí)體以及實(shí)體之間的聯(lián)系都是用關(guān)系來(lái)表示的。它是通過(guò)關(guān)系當(dāng)中的冗余屬性（一般是主碼和外碼的關(guān)系）來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)體之間的聯(lián)系。3.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.1.2關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)1.關(guān)系模式*關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，關(guān)系模式是型，關(guān)系是值；關(guān)系模式是對(duì)關(guān)系的描述。因此關(guān)系模式必須指出這個(gè)元組集合的結(jié)構(gòu)，即它由哪些屬性構(gòu)成，這些屬性來(lái)自哪些域。3.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模式可以形式化地表示為：

R（U，D，dom，F(xiàn)）其中：R是關(guān)系名；U是組成該關(guān)系的屬性名集合；D是屬性所來(lái)自的域；dom

是屬性間域的映象集合；F是屬性間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系集合。關(guān)系模式通?？梢院?jiǎn)記為*：

R(U)或R(A1，A2，…，An)

其中：R是關(guān)系名，A1，A2，…，An為屬性名。3.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)號(hào)姓名性別年齡所在系2021000101

王蕭男17計(jì)算機(jī)系2021000207李云虎男18物理系2021010302郭敏女18數(shù)學(xué)系2021010408高紅女20數(shù)學(xué)系2021020309王睿男19美術(shù)系2021020506張旭

女21美術(shù)系學(xué)生情況表

學(xué)生情況表的關(guān)系模式可以描述為：學(xué)生情況表（學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，所在系）3.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系是關(guān)系模式在某一時(shí)刻的狀態(tài)或內(nèi)容。關(guān)系模式是靜態(tài)的、穩(wěn)定的，而關(guān)系是動(dòng)態(tài)的、隨時(shí)間不斷變化的，因?yàn)殛P(guān)系操作在不斷地更新著數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。實(shí)際應(yīng)用中，我們常常把關(guān)系模式和關(guān)系統(tǒng)稱為關(guān)系。3.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)就是采用關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫(kù)。在一個(gè)給定的應(yīng)用領(lǐng)域中，所有實(shí)體及實(shí)體之間聯(lián)系的關(guān)系的集合構(gòu)成一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的型即為其關(guān)系模式的集合，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的值是這些關(guān)系模式在某一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的關(guān)系的集合。

第3章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)3.2關(guān)系的完整性數(shù)據(jù)完整性是指關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的正確性與一致性。關(guān)系模型允許定義三類完整性約束*

：實(shí)體完整性、參照完整性和用戶自定義的完整性約束。3.2關(guān)系的完整性1、實(shí)體完整性規(guī)則*實(shí)體完整性規(guī)則要求關(guān)系中主碼的屬性具有唯一性且不能取空值*。例如學(xué)生表中的學(xué)號(hào)屬性既具有唯一性又不能為空。選修關(guān)系的主碼為學(xué)號(hào)和課程號(hào)既具有唯一性又不允許為空。3.2關(guān)系的完整性2、參照完整性規(guī)則*

設(shè)F是基本關(guān)系R的一個(gè)或一組屬性，如果F與基本關(guān)系S的主碼K相對(duì)應(yīng)，則稱F是基本關(guān)系R的外碼（Foreignkey），并稱基本關(guān)系R為參照關(guān)系，基本關(guān)系S為被參照關(guān)系或目標(biāo)關(guān)系。如，班級(jí)關(guān)系（班級(jí)，班主任）中班級(jí)為主碼。學(xué)生關(guān)系（學(xué)號(hào)，姓名，性別，班級(jí)）中班級(jí)為外碼。參照完整性是用來(lái)定義外碼與主碼之間引用規(guī)則的。3.2關(guān)系的完整性參照完整性規(guī)則**：若屬性（或?qū)傩越M）F是基本關(guān)系R的外碼，它與基本關(guān)系S的主碼K相對(duì)應(yīng)（基本關(guān)系R和S可能是相同的關(guān)系），則對(duì)于R中每個(gè)元組在F上的值必須為：或者取空值（F的每個(gè)屬性值均為空值）；或者等于S中某個(gè)元組的主碼值*

。3.2關(guān)系的完整性【例】學(xué)生實(shí)體和專業(yè)實(shí)體可以用下面的關(guān)系表示，其中主碼用下劃線標(biāo)識(shí)。學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，系號(hào)）系（系號(hào)，系名，系主任）“系號(hào)”屬性是學(xué)生關(guān)系的外碼，是系關(guān)系的主碼。系關(guān)系是被參照關(guān)系，學(xué)生關(guān)系為參照關(guān)系。所以，學(xué)生關(guān)系中的每個(gè)元組的“系號(hào)”屬性只能取下面兩類值：空值或系關(guān)系中已經(jīng)存在的值。學(xué)生表：學(xué)號(hào)姓名性別年齡2022002張三男202022025李四女212023023劉明男182023033王曉女19課程號(hào)課程名學(xué)分A002數(shù)據(jù)庫(kù)4B025英語(yǔ)5A005網(wǎng)絡(luò)3B028VB3課程表：學(xué)號(hào)課程號(hào)成績(jī)2022002A002782022002B025882022002A005932022025A002902022025B025782022025A005772022025B028882023033A002872023033B025832023023A005792023023B028922023023B02589選修表:3.2關(guān)系的完整性分析參照完整性：3.2關(guān)系的完整性3、用戶定義的完整性規(guī)則用戶定義的完整性規(guī)則由用戶根據(jù)實(shí)際情況對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的內(nèi)容進(jìn)行的規(guī)定，也稱為域完整性規(guī)則*

。通過(guò)這些規(guī)則限制數(shù)據(jù)庫(kù)只接受符合完整性約束條件的數(shù)據(jù)值，不接受違反約束條件的數(shù)據(jù)，從而保證數(shù)據(jù)庫(kù)的中數(shù)據(jù)的有效性和可靠性。例如，學(xué)生表中的性別數(shù)據(jù)只能是男和女，選課表中的成績(jī)數(shù)據(jù)為0到100之間，等等。第3章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)3.3關(guān)系運(yùn)算關(guān)系代數(shù)是以關(guān)系為運(yùn)算對(duì)象的一組高級(jí)運(yùn)算的集合；關(guān)系代數(shù)是一種抽象的查詢語(yǔ)言，是關(guān)系數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言的一種傳統(tǒng)表達(dá)方式。（數(shù)學(xué)方式的查詢過(guò)程）

注意：關(guān)系代數(shù)的運(yùn)算對(duì)象是關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果也是關(guān)系。3.3關(guān)系運(yùn)算關(guān)系代數(shù)中的操作可以分為兩類：

傳統(tǒng)的集合操作：并、差、交、笛卡兒積。專門(mén)的關(guān)系操作*：投影、選擇、連接、除法等。在兩類集合運(yùn)算中，除運(yùn)算本身的運(yùn)算符外（如并運(yùn)算為∪

），還將用到兩類輔助操作符：

(1)比較運(yùn)算符：＞、≥、＜、≤、＝、≠。

(2)邏輯運(yùn)算符：∨（或）、∧（與）、┐（非）。3.3關(guān)系運(yùn)算3.3.1傳統(tǒng)的集合運(yùn)算1、笛卡兒積*設(shè)關(guān)系R和S的元數(shù)（屬性個(gè)數(shù)）分別為r和s，定義R和S的笛卡兒積是一個(gè)（r+s）元的元組集合，每個(gè)元組的前r個(gè)分量（屬性值）來(lái)自R的一個(gè)元組，后s個(gè)分量來(lái)自S的一個(gè)元組，記為R×S。若R有m個(gè)元組，S有n個(gè)元組，則R×S有m×n個(gè)元組。3.3關(guān)系運(yùn)算已知關(guān)系R和關(guān)系S，如下圖：ABCa1b2c1a2b1c3a3b3c2

關(guān)系REFDe1f2d2e2f3d1e3f1d3關(guān)系S

3.3關(guān)系運(yùn)算R×SABCEFDa1b2c1e1f2d2a1b2c1e2F3d1a1b2c2e3f1d3a2b1c3e1f2d2a2b1c3e2F3d1a2b1c3e3f1d3a3b3c2e1f2d2a3b3c2e2F3d1a3b3c2e3f1d33.3關(guān)系運(yùn)算2、并（Union）

設(shè)關(guān)系R和S具有相同的關(guān)系模式，R和S是n元關(guān)系，R和S的并是由屬于R或?qū)儆赟的元組構(gòu)成的集合，記為R∪S。形式定義如下：

R∪S＝｛t｜t∈R∨t∈S｝，其含義為：任取元組t，當(dāng)且僅當(dāng)t屬于R或t屬于S時(shí)，t屬于R∪S。R∪S是一個(gè)n元關(guān)系。3.3關(guān)系運(yùn)算我們可以把關(guān)系R想象成足球愛(ài)好者表和把S想象成籃球愛(ài)好者表，那么R和S的并為？abc123789101112R∪SR

Sabc123456789abc123456789101112注意：并運(yùn)算會(huì)取消某些元組（避免重復(fù)行）。3.3關(guān)系運(yùn)算3、差（Difference）

關(guān)系R和S具有相同的關(guān)系模式，R和S是n元關(guān)系，R和S的差是由屬于R但不屬于S是元組構(gòu)成的集合，記為R-S。形式定義如下：

R-S={t|t∈R∧t∈S}其含義為：當(dāng)且僅當(dāng)t屬于R并且不屬于S時(shí)，t屬于R-S。R-S也是一個(gè)n元關(guān)系。3.3關(guān)系運(yùn)算同樣把關(guān)系R想象成足球愛(ài)好者表和把S想象成籃球愛(ài)好者表，那么R和S的差為？

R-Sabc456abc123789101112R

Sabc1234567893.3關(guān)系運(yùn)算4、交（Intersection）關(guān)系R和S具有相同的關(guān)系模式，R和S是n元關(guān)系，R和S的交是由屬于R且屬于S是元組構(gòu)成的集合，記為R∩S。形式定義如下：

R∩S={t|t∈R∧t∈S}其含義為：任取元組t，當(dāng)且僅當(dāng)t既屬于R又屬于S時(shí)，t屬于R∩S。R∩S也是一個(gè)n元關(guān)系。3.3關(guān)系運(yùn)算還是把關(guān)系R想象成足球愛(ài)好者表和把S想象成籃球愛(ài)好者表，那么R和S的交為？

R∩Sabc123789abc123789101112R

Sabc1234567893.3關(guān)系運(yùn)算3.3.2專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算*專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算包括選擇、投影、連接、除等。1、選擇（Selection）選擇運(yùn)算是在關(guān)系R中選擇滿足給定條件的諸元組，記作σF(R)＝{t|t∈R^F(t)＝'真'}3.3關(guān)系運(yùn)算設(shè)有一個(gè)學(xué)生-課程數(shù)據(jù)庫(kù)，包括學(xué)生關(guān)系student、課程關(guān)系course和成績(jī)表score。

學(xué)生情況表（student）學(xué)號(hào)(no)姓名(name)性別(sex)年齡(age)所在系(dep)2022001張超男18物理系2022002李嵐女17信息系2022003王芳女19數(shù)學(xué)系2022004劉娟女18信息系2022005趙強(qiáng)男19物理系3.3關(guān)系運(yùn)算

課程表（course）課程號(hào)(cno)課程名(cname)學(xué)分(credit)1數(shù)據(jù)庫(kù)42高等數(shù)學(xué)33信息系統(tǒng)24操作系統(tǒng)35數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)56C程序設(shè)計(jì)33.3關(guān)系運(yùn)算

成績(jī)表(score)學(xué)號(hào)(no)課程號(hào)(cno)成績(jī)(grade)20220012782022001388202200158120220021902022002468202200347020220035572022003189202200529320220055793.3關(guān)系運(yùn)算例：查詢數(shù)學(xué)系學(xué)生的信息。σdep=‘?dāng)?shù)學(xué)系’

(student)或σ5=‘?dāng)?shù)學(xué)系’

(student)查詢數(shù)學(xué)系學(xué)生的信息，結(jié)果:學(xué)號(hào)（no）姓名（nam）性別（sex）年齡（age）所在系（dep）2022003王芳女19數(shù)學(xué)系3.3關(guān)系運(yùn)算例：查詢年齡大于17的女同學(xué)的信息。σ

age>17∧sex=’女’

(student)

或

σ4>17∧3=’女’(student)

查詢結(jié)果表學(xué)號(hào)（no）姓名（name）性別（sex）年齡（age）所在系（dep）2022003王芳女19數(shù)學(xué)系2022004劉娟女18信息系3.3關(guān)系運(yùn)算2、投影（Projection）

關(guān)系R上的投影是從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系。記作πA(R)＝{t[A]|t∈R}其中，A為R中的屬性列。投影之后不僅取消了原關(guān)系中的某些列，而且還可能取消某些元組，因?yàn)槿∠四承傩粤泻?，就可能出現(xiàn)重復(fù)行，應(yīng)取消這些完全相同的行。3.3關(guān)系運(yùn)算例：查詢學(xué)生的學(xué)號(hào)和姓名。πno,name(student)或π1,2(student)結(jié)果表如表所示。查詢學(xué)生的學(xué)號(hào)和姓名學(xué)號(hào)（no）姓名（name）2022001張超2022002李嵐2022003

王芳2022004劉娟2022005趙強(qiáng)3.3關(guān)系運(yùn)算課程名(cname)課程號(hào)（cno）數(shù)據(jù)庫(kù)1高等數(shù)學(xué)2信息系統(tǒng)3操作系統(tǒng)4數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5C程序設(shè)計(jì)6例：查詢課程表中的課程名和課程號(hào)。πcname,cno(course)或π2,1(course)

查詢課程名和課程號(hào)3.3關(guān)系運(yùn)算3、連接（Join）（1）連接運(yùn)算的含義：連接也稱θ連接,是從兩個(gè)關(guān)系的笛卡爾積中選取滿足某規(guī)定條件的全體元組,形成一個(gè)新的關(guān)系,記為：3.3關(guān)系運(yùn)算例題：已知關(guān)系R和關(guān)系S如下表所示：ABCa16c1a27c2a19c2a312c3EDC5e2b27e1b110e3b36e2b2

RS求：B<E3.3關(guān)系運(yùn)算連接結(jié)果表B<EABR.CEDS.Ca16c17e1c1a16c110e3c3a27c210e3c3a19c210e3c33.3關(guān)系運(yùn)算（3）兩類常用連接運(yùn)算①等值連接（equi-join）θ為“＝”的連接運(yùn)算稱為等值連接，它是從關(guān)系R與S的笛卡爾積中選取A、B屬性值相等的那些元組。等值連接為：A=BRS={trts|tr

R∧ts

S∧tr[A]=ts[B]}3.3關(guān)系運(yùn)算②自然連接（Naturaljoin）若A、B是相同的屬性組，就可以在結(jié)果中把重復(fù)的屬性去掉。這種去掉了重復(fù)屬性的等值連接稱為自然連接。自然連接可記作：RS={trts|tr

R∧ts

S∧tr[B]=ts[B]}3.3關(guān)系運(yùn)算例題：已知關(guān)系R和關(guān)系S如下表所示：

RSABCa16c1a27c2a19c2a312c3EDC5e2b27e1b110e3b36e2b23.3關(guān)系運(yùn)算求：

R.C=S.CR.B=R.E3.3關(guān)系運(yùn)算R.B=S.E,等值連接結(jié)果表ABR.CEDS.Ca16c16e2c2a27c27e1c13.3關(guān)系運(yùn)算R.C=S.C等值連接結(jié)果自然連接結(jié)果表ABCEDa16c17e1a27c25e2a27c26e2a19c25e2a19c26e2a312c310e3ABR.CEDS.Ca16c17e1c1a27c25e2c2a27c26e2c2a19c25e2c2a19c26e2c2a312c310e3c33.3關(guān)系運(yùn)算根據(jù)學(xué)生-課程數(shù)據(jù)庫(kù)的三個(gè)表：求：

(1)student∞score(2)course∞score(3)student∞score∞course

3.3關(guān)系運(yùn)算student∞score∞course

學(xué)號(hào)姓名性別年齡所在系課程號(hào)課程名學(xué)分成績(jī)2022001張超男18物理系2高等數(shù)學(xué)3782022001張超男18物理系3信息系統(tǒng)2882022001張超男18物理系5數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3812022002李嵐女17信息系1數(shù)據(jù)庫(kù)4902022002李嵐女17信息系4操作系統(tǒng)5682022003王芳女19數(shù)學(xué)系4操作系統(tǒng)5702022003王芳女19數(shù)學(xué)系5數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3572022003王芳女19數(shù)學(xué)系1數(shù)據(jù)庫(kù)4892022005趙強(qiáng)男19物理系2高等數(shù)學(xué)3932022005趙強(qiáng)男19物理系5數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3793.3關(guān)系運(yùn)算4.關(guān)系代數(shù)操作表達(dá)式舉例*設(shè)教學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中有三個(gè)關(guān)系，學(xué)生關(guān)系：S(SNO，SN，AGE，SEX)、學(xué)習(xí)關(guān)系：SC(SNO，CNO，SCORE)、課程關(guān)系：C(CNO，CN，TEACHER)(1)檢索學(xué)習(xí)課程號(hào)為C3的學(xué)生學(xué)號(hào)和成績(jī)∏SNO,SCORE(σCNO=’C3’(SC))(2)檢索學(xué)習(xí)課程號(hào)為C4的學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名∏SNO,SN(σCNO=’C4’(S∞SC))3.3關(guān)系運(yùn)算(3)檢索學(xué)習(xí)課程名為MATHS的學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名∏

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

SNO(σCNO=’C1’VCNO=’C3’(SC))(5)檢索不學(xué)習(xí)課程號(hào)為C2的學(xué)生的姓名和年齡∏SN,AGE(S)-∏SN,AGE(σCNO=’C2’(S∞SC))3.4.1數(shù)據(jù)依賴數(shù)據(jù)依賴共有三種：函數(shù)依賴（FunctionalDependency,簡(jiǎn)稱FD）、多值依賴（MultivaluedDependency,簡(jiǎn)稱MVD）和連接依賴（JoinDependency,簡(jiǎn)稱JD）,其中最重要的是函數(shù)依賴。3.4關(guān)系的規(guī)范化1.函數(shù)依賴的定義所謂函數(shù)依賴是指在關(guān)系R中，X、Y為R的兩個(gè)屬性或?qū)傩越M，如果關(guān)系R存在：對(duì)于X的每一個(gè)具體值，Y都只有一個(gè)具體值與之對(duì)應(yīng),則稱屬性Y函數(shù)依賴于屬性X。記作X→Y。3.4關(guān)系的規(guī)范化函數(shù)依賴簡(jiǎn)單表述：如果屬性X的值決定屬性Y的值，那么屬性Y函數(shù)依賴于屬性X?；蛘?，如果知道X的值，就可以獲得Y的值。所以X→Y可以叫做Y函數(shù)依賴于X，也可以叫做X函數(shù)決定Y，或X決定Y。3.4關(guān)系的規(guī)范化例

學(xué)生情況表學(xué)號(hào)姓名專業(yè)名性別出生日期總學(xué)分20151101王林計(jì)算機(jī)男1996-02-105020151102程明計(jì)算機(jī)男1997-02-015020151103王燕計(jì)算機(jī)女1995-10-065020151104韋嚴(yán)平網(wǎng)絡(luò)男1997-08-265020151106李方方網(wǎng)絡(luò)女1996-11-20503.4關(guān)系的規(guī)范化學(xué)生情況表對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式可描述為：學(xué)生情況（學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生日期，總學(xué)分）其中，學(xué)號(hào)為主鍵，則存在如下的函數(shù)依賴關(guān)系：學(xué)號(hào)→姓名；學(xué)號(hào)→專業(yè)名；學(xué)號(hào)→性別；學(xué)號(hào)→出生日期；學(xué)號(hào)→總學(xué)分3.4關(guān)系的規(guī)范化2、幾種特定的函數(shù)依賴*（1）非平凡函數(shù)依賴和平凡函數(shù)依賴設(shè)關(guān)系模式R(U)，X、Y?U；如果X→Y，且Y?X，則稱X→Y為平凡的函數(shù)依賴。如果X→Y，且Y不是X的子集，則稱X→Y為非平凡的函數(shù)依賴。3.4關(guān)系的規(guī)范化例：在學(xué)生課程關(guān)系（學(xué)生號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）中，若存在函數(shù)依賴：（1）（學(xué)生號(hào)，課程號(hào)）→成績(jī)；（2）（學(xué)生號(hào)，課程號(hào)）→課程號(hào)；（1）為非平凡函數(shù)依賴（2）為平凡函數(shù)依賴3.4關(guān)系的規(guī)范化（2）完全函數(shù)依賴和部分函數(shù)依賴**定義：設(shè)關(guān)系模式R(U)，X，Y?U；如果X→Y，并且對(duì)于X的任何一個(gè)真子集Z，Z→Y都不成立，則稱Y完全函數(shù)依賴于X。若X→Y，但對(duì)于X的某一個(gè)真子集Z，有Z→Y成立，則稱Y部分函數(shù)依賴于X。3.4關(guān)系的規(guī)范化例：在學(xué)生課程關(guān)系（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）中，主碼為（學(xué)號(hào)，課程號(hào)）。因?yàn)閷W(xué)號(hào)→成績(jī)不成立，課程號(hào)→成績(jī)也不成立，所以（學(xué)號(hào)，課程號(hào)）→成績(jī)?yōu)橥耆瘮?shù)依賴。又例：在選課關(guān)系(學(xué)號(hào)，課程號(hào)，姓名，成績(jī))中，（學(xué)號(hào)，課程號(hào)）是主碼。由于：學(xué)號(hào)→姓名成立，因此：姓名部分函數(shù)依賴于（學(xué)號(hào)，課程號(hào)）。3.4關(guān)系的規(guī)范化（3）傳遞函數(shù)依賴**設(shè)關(guān)系模式R(U)，X?U，Y?U，Z?U。如果X→Y，Y→Z成立，則稱X→Z為傳遞函數(shù)依賴。

例如：學(xué)生關(guān)系（學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，所在系，系主任），其上的函數(shù)依賴集F={學(xué)號(hào)→姓名，學(xué)號(hào)→性別，學(xué)號(hào)→年齡，學(xué)號(hào)→所在系，所在系→系主任}，則學(xué)號(hào)→系主任為傳遞函數(shù)依賴。3.4關(guān)系的規(guī)范化3、碼的函數(shù)依賴表示函數(shù)依賴的概念給出關(guān)系模式中碼的更嚴(yán)格定義：候選碼：設(shè)K為關(guān)系模式R（U）中的屬性或?qū)傩约?。若K→U，則K稱為R的一個(gè)候選碼。若關(guān)系模式R有多個(gè)候選碼，則選定其中一個(gè)作為主碼。3.4關(guān)系的規(guī)范化3.4.2關(guān)系的規(guī)范化目的設(shè)有一描述學(xué)校的數(shù)據(jù)庫(kù)：含有這樣一個(gè)關(guān)系模式：學(xué)生信息表（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系別，系主任，課程號(hào)，成績(jī)），（學(xué)號(hào)，課程號(hào)）為主鍵。其中,一個(gè)系有若干學(xué)生，一個(gè)學(xué)生只屬于一個(gè)系；一個(gè)系只有一名主任；一個(gè)學(xué)生可以選修多門(mén)課程，每門(mén)課程有若干學(xué)生選修；每個(gè)學(xué)生所學(xué)的每門(mén)課程都有一個(gè)成績(jī)。（表3-29）3.4關(guān)系的規(guī)范化關(guān)系模式學(xué)生信息表中存在如下問(wèn)題*：①數(shù)據(jù)冗余（浪費(fèi)大量的存儲(chǔ)空間）。例：每一個(gè)系主任的姓名重復(fù)出現(xiàn)很多次②更新異常(數(shù)據(jù)冗余，更新數(shù)據(jù)時(shí)，維護(hù)數(shù)據(jù)完整性代價(jià)大) 例：某系更換系主任后，系統(tǒng)必須修改與該系學(xué)生有關(guān)的每一個(gè)元組3.4關(guān)系的規(guī)范化③插入異常（該插的數(shù)據(jù)插不進(jìn)去）例：如果一個(gè)系剛成立，尚無(wú)學(xué)生，我們就無(wú)法把這個(gè)系及其系主任的信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)。④刪除異常（不該刪除的數(shù)據(jù)不得不刪）例：如果某個(gè)系的學(xué)生全部畢業(yè)了，我們?cè)趧h除該系學(xué)生信息的同時(shí)，把這個(gè)系及其系主任的信息也刪掉了。3.4關(guān)系的規(guī)范化以上問(wèn)題產(chǎn)生的原因：由存在于模式中的某些不合適的數(shù)據(jù)依賴引起的。解決方法：*通過(guò)分解關(guān)系模式來(lái)消除其中不合適的數(shù)據(jù)依賴。關(guān)系模式規(guī)范化的目的是解決關(guān)系模式中存在的數(shù)據(jù)冗余、插入和刪除異常以及更新異常等問(wèn)題?；舅枷耄合龜?shù)據(jù)依賴中的不合適部分，即模式分解。3.4關(guān)系的規(guī)范化關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)系必須滿足一定的規(guī)范化要求，對(duì)于不同的規(guī)范化程度可用范式來(lái)衡量。范式（NormalForm）是符合某一種級(jí)別的關(guān)系模式的集合，是衡量關(guān)系模式規(guī)范化程度的標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到的關(guān)系才是規(guī)范化的。目前主要有6種范式：第一范式、第二范式、第三范式、BC范式、第四范式和第五范式。3.4關(guān)系的規(guī)范化

滿足最低要求的叫第一范式，簡(jiǎn)稱為1NF。在第一范式基礎(chǔ)上進(jìn)一步滿足一些要求的為第二范式，簡(jiǎn)稱為2NF。其余以此類推。范式之間存在聯(lián)系：1NF?2NF?3NF?BCNF?4NF?5NF。通常把某一關(guān)系模式R為第n范式簡(jiǎn)記為R∈nNF。在這些范式中，最重要的是3NF和BCNF，它們是進(jìn)行規(guī)范化的主要目標(biāo)。3.4關(guān)系的規(guī)范化3.2.3關(guān)系的規(guī)范化過(guò)程*

一個(gè)低一級(jí)范式的關(guān)系模式，通過(guò)模式分解可以轉(zhuǎn)換為若干個(gè)高一級(jí)范式的關(guān)系模式的集合，這個(gè)過(guò)程稱為規(guī)范化。*

通常實(shí)際應(yīng)用中，規(guī)范化到3NF就可以了。3.4關(guān)系的規(guī)范化1、第一范式（1NF）定義：設(shè)R是一個(gè)關(guān)系模式。如果R的每個(gè)屬性的值域都是不可分的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)項(xiàng)（原子）的集合，則稱這個(gè)關(guān)系模式屬于第一范式,簡(jiǎn)記作R∈1NF。簡(jiǎn)單表述：如果關(guān)系模式R的每一個(gè)屬性都是不可分解的，則R∈1NF。1NF是規(guī)范化最低的范式，在任何一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，關(guān)系至少應(yīng)該是第一范式。不滿足第一范式的數(shù)據(jù)庫(kù)模式不能稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。3.4關(guān)系的規(guī)范化例如：職工情況表

職工號(hào)姓名工資基本工資職務(wù)工資工齡工資20011李嵐32901200143020012王曉江30001300124020013張華3800150016203.4關(guān)系的規(guī)范化可規(guī)范為：職工情況表職工號(hào)姓名基本工資職務(wù)工資工齡工資20011李嵐329080043020012王曉江300080034020013張華3800150016203.4關(guān)系的規(guī)范化2、第二范式**定義：如果關(guān)系模式R是第一范式，且每個(gè)非主屬性都完全函數(shù)依賴于碼，則稱R為滿足第二范式的模式，記為：R∈2NF。

在一個(gè)關(guān)系中，包含在任何候選碼中的各個(gè)屬性都稱為主屬性；不包含在任何候選碼中的屬性稱為非主屬性。3.4關(guān)系的規(guī)范化(1)主關(guān)鍵字只有一個(gè)屬性的關(guān)系一定是第二范式。例如：關(guān)系R（學(xué)號(hào)，姓名，出生日期，成績(jī)）主屬性為學(xué)號(hào)；非主屬性為姓名、出生日期、成績(jī)。存在下列函數(shù)依賴關(guān)系：學(xué)號(hào)→姓名，學(xué)號(hào)→性別，學(xué)號(hào)→出生日期，學(xué)號(hào)→成績(jī)由于每個(gè)非主屬性都完全函數(shù)依賴于碼，所以該關(guān)系R∈2NF。3.4關(guān)系的規(guī)范化(2)主關(guān)鍵字是屬性的組合，這樣的關(guān)系模式可能不是第二范式。例如：關(guān)系S（學(xué)號(hào)，姓名，性別，課程，學(xué)分）其中學(xué)號(hào)和課程為主屬性；姓名、性別、學(xué)分為非主屬性。存在下列函數(shù)依賴關(guān)系：學(xué)號(hào)→姓名，學(xué)號(hào)→性別，（課程、學(xué)號(hào)）→學(xué)分3.4關(guān)系的規(guī)范化存在非主屬性部分函數(shù)依賴于碼，故關(guān)系S不屬于2NF。根據(jù)最小函數(shù)依賴的情況，對(duì)上述關(guān)系模式進(jìn)行分解，分解為兩個(gè)關(guān)系：S1（學(xué)號(hào)，姓名，性別）S2（學(xué)號(hào)，課程，學(xué)分）S1∈2NF；S2∈2NF。3.4關(guān)系的規(guī)范化又例如：職工信息（職工號(hào)，姓名，職稱，項(xiàng)目號(hào)，項(xiàng)目名稱，項(xiàng)目排名）其中，主碼為（職工號(hào)，項(xiàng)目號(hào)），非主屬性為（姓名，職稱，項(xiàng)目名稱，項(xiàng)目排名）職工信息關(guān)系中存在的函數(shù)依賴：職工號(hào)→姓名；職工號(hào)→職稱；項(xiàng)目號(hào)→項(xiàng)目名稱；（職工號(hào)，項(xiàng)目號(hào)）→項(xiàng)目排名。3.4關(guān)系的規(guī)范化根據(jù)最小函數(shù)依賴，上述關(guān)系模式分解為三個(gè)關(guān)系：職工信息表（職工號(hào)，姓名，職稱）項(xiàng)目表（項(xiàng)目號(hào)，項(xiàng)目名稱）項(xiàng)目排名表（職工號(hào)，項(xiàng)目號(hào)，項(xiàng)目排名）3.4關(guān)系的規(guī)范化3、第三范式**定義：如果關(guān)系模式R是第二范式，且沒(méi)有一個(gè)非主屬性是傳遞函數(shù)依賴于碼，則稱R為滿足第三范式的模式，記為：R∈3NF。3.4關(guān)系的規(guī)范化

例：有關(guān)系模式，學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，系名，系主任）存在的函數(shù)依賴是學(xué)號(hào)→系名，學(xué)號(hào)→姓名，系名→系主任。所以系主任傳遞函數(shù)依賴于學(xué)號(hào)。分解：（1）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，系名）（2）系（系名，系主任）3.4關(guān)系的規(guī)范化

又例：關(guān)系ST（學(xué)號(hào)，樓號(hào)，收費(fèi)）；其中包含的函數(shù)依賴有：學(xué)號(hào)→樓號(hào)樓號(hào)→收費(fèi)則存在傳遞函數(shù)依賴：學(xué)號(hào)→收費(fèi)分解為兩個(gè)關(guān)系：

st1（學(xué)號(hào)，樓號(hào)）

st2（樓號(hào)，收費(fèi)）3.4關(guān)系的規(guī)范化推論1：如果關(guān)系模式R∈1NF,且它的每一個(gè)非主屬性既不部分依賴、也不傳遞依賴于碼，則R∈3NF。推論2：不存在非主屬性的關(guān)系模式一定為3NF。3.4關(guān)系的規(guī)范化關(guān)系模式規(guī)范化的基本步驟總結(jié)：*(1)對(duì)1NF關(guān)系進(jìn)行投影，消除原關(guān)系中非主屬性對(duì)碼的部分函數(shù)依賴，從而產(chǎn)生若干個(gè)2NF的關(guān)系；(2)對(duì)2NF關(guān)系進(jìn)行投影，消除原關(guān)系中非主屬性對(duì)碼的傳遞函數(shù)依賴，從而產(chǎn)生若干個(gè)3NF的關(guān)系；(3)對(duì)3NF關(guān)系進(jìn)行投影，消除原關(guān)系中主屬性對(duì)碼的部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴（也就是說(shuō)，使決定屬性都成為投影的候選碼），得到一組BCNF的關(guān)系。3.4關(guān)系的規(guī)范化例：有一個(gè)學(xué)生關(guān)系，學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，系名，系主任，課程號(hào)，課程名，成績(jī)）（3）分析是否滿足第三范式，否則分解為第三范式。

規(guī)范化到第三范式。步驟：（1）分析此關(guān)系模式是否滿足第一范式，否則分解為第一范式。（2）分析是否滿足第二范式，否則分解為第二范式。3.4關(guān)系的規(guī)范化（1）此關(guān)系模式滿足第一范式，因?yàn)槠渌袑傩远疾豢稍俜?。?）不滿足第二范式，因?yàn)榇嬖诜侵鲗傩浴靶彰睂?duì)主碼“學(xué)號(hào)+課程”的非完全函數(shù)依賴：學(xué)號(hào)姓名。分解為2NF，得到3個(gè)關(guān)系：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，系名，系主任）課程（課程號(hào)，課程名）成績(jī)（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）3.4關(guān)系的規(guī)范化（3）分解后的學(xué)生關(guān)系不滿足第三范式，因?yàn)榇嬖诜侵鲗傩浴跋抵魅巍?/p>

對(duì)主碼“學(xué)號(hào)”的傳遞函數(shù)依賴：學(xué)號(hào)系名，系名系主任。學(xué)生關(guān)系分解為兩個(gè)關(guān)系達(dá)到3NF：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，系名）和系（系名，系主任）最終得到4個(gè)關(guān)系，即學(xué)生、系、課程和成績(jī)。3.4關(guān)系的規(guī)范化

關(guān)系規(guī)范化的作用：減少了冗余數(shù)據(jù)，節(jié)省了空間，避免了不合理的插入、刪除、修改等操作，保持了數(shù)據(jù)的一致性。缺點(diǎn)：信息放在不同表中，查詢數(shù)據(jù)時(shí)有時(shí)需要把多個(gè)表連接在一起，增加了操作的難度，降低了操作效率。3.4關(guān)