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文檔簡(jiǎn)介
1、 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)n 掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的一些基本概念;掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的一些基本概念;n 掌握常用的關(guān)系代數(shù)運(yùn)算符及其形式化表示;掌握常用的關(guān)系代數(shù)運(yùn)算符及其形式化表示;n 能夠利用用關(guān)系代數(shù)表達(dá)式表達(dá)一般的查詢請(qǐng)求;能夠利用用關(guān)系代數(shù)表達(dá)式表達(dá)一般的查詢請(qǐng)求;n 了解關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的效率及查詢優(yōu)化的一般方法。了解關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的效率及查詢優(yōu)化的一般方法。第第2章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ) 2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)2.3 高效的關(guān)系代數(shù)表達(dá)式與查詢優(yōu)化高效的關(guān)系代數(shù)表達(dá)式與查詢優(yōu)化第第2章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ) 2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基
2、本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)2.3 高效的關(guān)系代數(shù)表達(dá)式與查詢優(yōu)化高效的關(guān)系代數(shù)表達(dá)式與查詢優(yōu)化2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念n 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)采用關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)的組織方式,關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)采用關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)的組織方式,關(guān)系簡(jiǎn)單來(lái)看,就是一張表格。系簡(jiǎn)單來(lái)看,就是一張表格。n 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的理論基礎(chǔ)為:集合論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的理論基礎(chǔ)為:集合論 。n 關(guān)系模型的三要素:關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作集合關(guān)系模型的三要素: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和關(guān)系完整性約束三部分組成 2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形
3、式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義在關(guān)系模型中,無(wú)論是實(shí)體還是實(shí)體之間的聯(lián)系均由單一的結(jié)構(gòu)類型即關(guān)系(表)來(lái)表示。姓名姓名性別性別年齡年齡王平王平男男19李偉李偉男男20旺達(dá)旺達(dá)女女19李靜李靜女女20上元上元男男19下下下下男男20微微微微女女19哈哈哈哈女女20域是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。域是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。域中所包含的值的個(gè)域中所包含的值的個(gè)數(shù)稱為域的基數(shù)數(shù)稱為域的基數(shù) 。 例如:例如: 性別域:性別域:男男,女女,基數(shù)為,基數(shù)為2 姓名域:姓名域:王平,李麗,張曉剛王平,李麗,張曉剛; 成績(jī)域:成績(jī)域:【0-100】2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念
4、2.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義域(域( Domain )給定一組域給定一組域D1,D2,Dn,這些域中可以有相同,這些域中可以有相同的部分,則笛卡兒積表示為:的部分,則笛卡兒積表示為: D1D2Dn = (d1,d2,dn)di Di,i1,2,n. 2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義笛卡兒積(笛卡兒積(Cartesian Product)例如給出三個(gè)域:例如給出三個(gè)域:D1 = 姓名姓名 = 王平,李麗王平,李麗; D2 = 性別性別 = 男,男,女女; D3 = 年齡年齡 = 19,20
5、. 則則D1,D2,D3的笛卡兒積為的笛卡兒積為D1D2D3 姓名姓名性別性別年齡年齡王平王平男男19王平王平男男20王平王平女女19王平王平女女20李麗李麗男男19李麗李麗男男20李麗李麗女女19李麗李麗女女202.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義笛卡兒積(笛卡兒積(Cartesian Product)n 元組元組(Tuple)u笛卡爾積中每一行叫作一個(gè)笛卡爾積中每一行叫作一個(gè)n元組元組(n-tuple)或簡(jiǎn)稱)或簡(jiǎn)稱元組元組(Tuple)u(王平,男,王平,男,20)、(王平,女,王平,女,20)等都是元組等都是元組
6、n 分量分量(Component)u笛卡爾積元笛卡爾積元組組(d1,d2,dn)中的每一個(gè)值)中的每一個(gè)值di叫作一個(gè)叫作一個(gè)分量分量u王平、男、王平、男、 20 、李麗等都是分量、李麗等都是分量 2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義笛卡兒積(笛卡兒積(Cartesian Product)D1 D2 Dn的子集稱作在域的子集稱作在域D1,D2,Dn上的關(guān)上的關(guān)系,表示為:系,表示為: R(D1,D2,Dn).這里:這里:R表示關(guān)系的名字,表示關(guān)系的名字,n是關(guān)系的目或度,即屬性的個(gè)數(shù)。是關(guān)系的目或度,即屬性的個(gè)數(shù)。當(dāng)當(dāng)n=
7、1時(shí),稱該關(guān)系為單元關(guān)系(時(shí),稱該關(guān)系為單元關(guān)系(Unary relation) 或或一元關(guān)系一元關(guān)系 當(dāng)當(dāng)n=2時(shí),稱該關(guān)系為時(shí),稱該關(guān)系為二元關(guān)系二元關(guān)系(Binary relation)2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系(關(guān)系(Relation)姓名姓名性別性別年齡年齡王平王平男男20李麗李麗女女20關(guān)系也是一個(gè)二維表,表的每行對(duì)應(yīng)一個(gè)元關(guān)系也是一個(gè)二維表,表的每行對(duì)應(yīng)一個(gè)元組,表的每列對(duì)應(yīng)一個(gè)域組,表的每列對(duì)應(yīng)一個(gè)域2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)
8、構(gòu)的形式化定義關(guān)系(關(guān)系(Relation)例如:例如: 從從D1D2D3中取出有用的元組,所構(gòu)造的學(xué)中取出有用的元組,所構(gòu)造的學(xué) 生關(guān)系如表所示生關(guān)系如表所示2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系(關(guān)系(Relation)基本關(guān)系具有以下六條性質(zhì):基本關(guān)系具有以下六條性質(zhì): 列是同質(zhì)的,即每一列中的分量是同一類型的數(shù)據(jù),來(lái)自同一個(gè)域列是同質(zhì)的,即每一列中的分量是同一類型的數(shù)據(jù),來(lái)自同一個(gè)域。 不同的列可出自同一個(gè)域,其中每一列稱為一個(gè)屬性,不同的屬性不同的列可出自同一個(gè)域,其中每一列稱為一個(gè)屬性,不同的屬性要給予不同的
9、屬性名。要給予不同的屬性名。 列的順序無(wú)所謂,即列的次序可以任意交換。列的順序無(wú)所謂,即列的次序可以任意交換。 任意兩個(gè)元組不能完全相同,在關(guān)系中能唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的屬任意兩個(gè)元組不能完全相同,在關(guān)系中能唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的屬性或?qū)傩越M稱為關(guān)系的碼(性或?qū)傩越M稱為關(guān)系的碼(Key)。)。 行的順序無(wú)所謂,即行的次序可以任意交換。行的順序無(wú)所謂,即行的次序可以任意交換。分量必須取原子值,即每一個(gè)分量都必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。分量必須取原子值,即每一個(gè)分量都必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。 n 關(guān)系模式關(guān)系模式是關(guān)系的型,是對(duì)關(guān)系的是關(guān)系的型,是對(duì)關(guān)系的描述描述, 是是靜態(tài)的靜態(tài)的、穩(wěn)定的穩(wěn)定的n 關(guān)系關(guān)系
10、是關(guān)系模式的是關(guān)系模式的值值,是關(guān)系模式在某一時(shí)刻的狀是關(guān)系模式在某一時(shí)刻的狀態(tài)或內(nèi)容態(tài)或內(nèi)容,是是動(dòng)態(tài)的動(dòng)態(tài)的、隨時(shí)間不斷變化的、隨時(shí)間不斷變化的2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系模式關(guān)系模式關(guān)系模式的定義關(guān)系模式的定義:形式化地表示為:形式化地表示為:R(U,D,Dom,F(xiàn))其中:其中:R為關(guān)系名,它是關(guān)系的形式化表示;為關(guān)系名,它是關(guān)系的形式化表示;U為組成該關(guān)系為組成該關(guān)系的屬性集合;的屬性集合;D為屬性組為屬性組U中屬性所來(lái)自的域;中屬性所來(lái)自的域;Dom為屬性向?yàn)閷傩韵蛴虻挠诚蟮募?;域的映象的集合;F為
11、屬性間數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系集合。為屬性間數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系集合。關(guān)系模式通??梢院?jiǎn)單記為:關(guān)系模式通常可以簡(jiǎn)單記為:R(U)或)或 R(A1,A2,An).其中:其中:R為關(guān)系名,為關(guān)系名,A1,A2,An為屬性名。為屬性名。2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系模式關(guān)系模式n 在關(guān)系模式中能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的屬性或?qū)傩越M在關(guān)系模式中能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的屬性或?qū)傩越M稱為關(guān)系的稱為關(guān)系的超碼超碼(Super Key)。n 在關(guān)系模式中能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的最小屬性或?qū)僭陉P(guān)系模式中能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的最小屬性或?qū)傩越M稱為關(guān)系的性組稱為關(guān)
12、系的候選碼候選碼(Candidate Key),即候選碼,即候選碼是最小的超碼,其任何真子集無(wú)法唯一標(biāo)識(shí)元組。是最小的超碼,其任何真子集無(wú)法唯一標(biāo)識(shí)元組。n 若一個(gè)關(guān)系有多個(gè)候選碼,則選定其中一個(gè)有代表若一個(gè)關(guān)系有多個(gè)候選碼,則選定其中一個(gè)有代表性的用來(lái)標(biāo)識(shí)關(guān)系,稱其性的用來(lái)標(biāo)識(shí)關(guān)系,稱其為主碼為主碼(Primary Key)。2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系的碼關(guān)系的碼(Key)定義:某一應(yīng)用領(lǐng)域中,定義:某一應(yīng)用領(lǐng)域中,所有所有實(shí)體集及實(shí)體之間實(shí)體集及實(shí)體之間聯(lián)系所形成聯(lián)系所形成關(guān)系的集合關(guān)系的集合就構(gòu)成了一個(gè)
13、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。就構(gòu)成了一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。n關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的型: 即關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式即關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式 如何描述關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù):通過(guò)若干關(guān)系模式的定義進(jìn)行描述如何描述關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù):通過(guò)若干關(guān)系模式的定義進(jìn)行描述.n關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的值關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的值: 關(guān)系模式在某一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的關(guān)系的集合,簡(jiǎn)稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系模式在某一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的關(guān)系的集合,簡(jiǎn)稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù) 2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念例如:學(xué)生選課管理系統(tǒng)XSGL的關(guān)系模式為:1.S(SNO,SNAME,AGE
14、,SEX)2.C(CNO,CNAME,CREDIT, TEACHER)3. SC(SNO,CNO,GRADE)n 關(guān)系操作包括三類:u數(shù)據(jù)查詢: 指數(shù)據(jù)檢索、統(tǒng)計(jì)、排序、分組以及用戶對(duì)信息的需求等功能;u數(shù)據(jù)維護(hù): 指數(shù)據(jù)增加、刪除、修改等數(shù)據(jù)自身更新的功能;u數(shù)據(jù)控制: 指為了保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性而采用的數(shù)據(jù)存取控制及并發(fā)控制等功能。 關(guān)系操作的數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)維護(hù)功能使用關(guān)系代數(shù)中的選擇關(guān)系操作的數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)維護(hù)功能使用關(guān)系代數(shù)中的選擇(Select)、投影投影(Project)、連接(、連接(Join)、除)、除(Divide)、并()、并(Union)、交)、交(Intersect
15、ion)、差()、差(Difference)以及廣義笛卡兒積)以及廣義笛卡兒積( Extended Cartesian Product)8種操作實(shí)現(xiàn)。種操作實(shí)現(xiàn)。 2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.2 關(guān)系操作關(guān)系操作對(duì)關(guān)系進(jìn)行操作時(shí)可使用關(guān)系數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言。關(guān)對(duì)關(guān)系進(jìn)行操作時(shí)可使用關(guān)系數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言。關(guān)系數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言可分為兩大類,一類是抽象的查詢語(yǔ)言,系數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言可分為兩大類,一類是抽象的查詢語(yǔ)言,如關(guān)系代數(shù)、關(guān)系演算等,其中關(guān)系代數(shù)用關(guān)系的運(yùn)算如關(guān)系代數(shù)、關(guān)系演算等,其中關(guān)系代數(shù)用關(guān)系的運(yùn)算即元組的集合運(yùn)算來(lái)表達(dá)查詢請(qǐng)求,關(guān)系演算用謂詞來(lái)即元組的集合運(yùn)算來(lái)表達(dá)查詢請(qǐng)求,
16、關(guān)系演算用謂詞來(lái)表達(dá)查詢請(qǐng)求;另一類是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言表達(dá)查詢請(qǐng)求;另一類是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言SQL(Structured Query Language,結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言),是一種高度非過(guò)程化的語(yǔ)言。是一種高度非過(guò)程化的語(yǔ)言。SQL不但具有豐富的查詢不但具有豐富的查詢功能,而且具有數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱和數(shù)據(jù)控制功能,功能,而且具有數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱和數(shù)據(jù)控制功能,是集查詢、數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)控制于一體的關(guān)是集查詢、數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)控制于一體的關(guān)系數(shù)據(jù)語(yǔ)言。系數(shù)據(jù)語(yǔ)言。2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.2 關(guān)系操作關(guān)系操作n 關(guān)系模型的完整性是指對(duì)
17、關(guān)系的某種約束條件,以保關(guān)系模型的完整性是指對(duì)關(guān)系的某種約束條件,以保證只有正確的數(shù)據(jù)才能存入數(shù)據(jù)庫(kù)。證只有正確的數(shù)據(jù)才能存入數(shù)據(jù)庫(kù)。 n 關(guān)系的完整性分為關(guān)系的完整性分為三類三類: u實(shí)體完整性實(shí)體完整性u(píng)參照完整性參照完整性u(píng)用戶定義的完整性用戶定義的完整性其中:其中:實(shí)體完整性和參照完整性是實(shí)體完整性和參照完整性是關(guān)系模型必須關(guān)系模型必須滿足的完整性約束條件,稱為關(guān)系的兩個(gè)滿足的完整性約束條件,稱為關(guān)系的兩個(gè)不變性,應(yīng)該由不變性,應(yīng)該由關(guān)系系統(tǒng)自動(dòng)支持關(guān)系系統(tǒng)自動(dòng)支持。用戶定義的完整性:由用戶根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域用戶定義的完整性:由用戶根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的需要,自行定義。體現(xiàn)了具體領(lǐng)域中的的需要,自行
18、定義。體現(xiàn)了具體領(lǐng)域中的語(yǔ)義約束語(yǔ)義約束2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.3 關(guān)系的完整性關(guān)系的完整性2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.3 關(guān)系的完整性關(guān)系的完整性實(shí)體完整性實(shí)體完整性(Entity Integrity)若屬性或?qū)傩越MK是關(guān)系R的主碼,則對(duì)于每個(gè)元組,K的取值唯一,并且K中屬性不能全部或部分取空值,這稱為實(shí)體完整性規(guī)則。說(shuō)明如下:說(shuō)明如下:1)實(shí)體完整性規(guī)則是針對(duì)基本關(guān)系而言的。一個(gè)基本表通常對(duì)應(yīng)現(xiàn))實(shí)體完整性規(guī)則是針對(duì)基本關(guān)系而言的。一個(gè)基本表通常對(duì)應(yīng)現(xiàn) 實(shí)實(shí)世界的一個(gè)實(shí)體集。世界的一個(gè)實(shí)體集。2)現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體是可區(qū)分的,即它們
19、具有某種唯一性標(biāo)識(shí)。)現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體是可區(qū)分的,即它們具有某種唯一性標(biāo)識(shí)。3)關(guān)系模型中以主碼作為唯一性標(biāo)識(shí)。)關(guān)系模型中以主碼作為唯一性標(biāo)識(shí)。 4) 實(shí)體完整性能夠?qū)嶓w完整性能夠保證保證實(shí)體的實(shí)體的唯一性唯一性。5)實(shí)體完整性能夠保證實(shí)體的可區(qū)分性。)實(shí)體完整性能夠保證實(shí)體的可區(qū)分性。2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.3 關(guān)系的完整性關(guān)系的完整性例如:例如:教學(xué)管理模式:S(SNO,SNAME,AGE,SEX) (學(xué)生關(guān)系)C(CNO,CNAME,CREDIT, TEACHER) (課程關(guān)系)SC(SNO,CNO,GRADE) (選課關(guān)系)n 為什么需要參照完整性:為
20、什么需要參照完整性:在關(guān)系模型中實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系都是用關(guān)系來(lái)描述的,因此在關(guān)系模型中實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系都是用關(guān)系來(lái)描述的,因此可能存在著關(guān)系與關(guān)系間的引用??赡艽嬖谥P(guān)系與關(guān)系間的引用。例如:例如:教學(xué)管理模式:S(SNO,SNAME,AGE,SEX) (學(xué)生關(guān)系)C(CNO,CNAME,CREDIT, TEACHER) (課程關(guān)系)SC(SNO,CNO,GRADE) (選課關(guān)系)2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.3 關(guān)系的完整性關(guān)系的完整性參照完整性參照完整性(Referential integrity)n 外碼外碼的概念:的概念:u設(shè)設(shè)F是基本關(guān)系是基本關(guān)系R的一個(gè)
21、或一組屬性,但不是關(guān)系的一個(gè)或一組屬性,但不是關(guān)系R的主碼。如果的主碼。如果F與基本關(guān)系與基本關(guān)系S的主碼的主碼Ks相對(duì)應(yīng),則稱相對(duì)應(yīng),則稱F是基本關(guān)系是基本關(guān)系R的的外碼外碼u基本關(guān)系基本關(guān)系R稱稱為為參照關(guān)系參照關(guān)系u基本關(guān)系基本關(guān)系S稱稱為為被參照關(guān)系被參照關(guān)系或或目標(biāo)關(guān)系目標(biāo)關(guān)系u關(guān)系關(guān)系R和和S可能是相同的關(guān)系,即自身參照??赡苁窍嗤年P(guān)系,即自身參照。2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.3 關(guān)系的完整性關(guān)系的完整性參照完整性參照完整性(Referential integrity)n 例如:例如: 選修關(guān)系的選修關(guān)系的“學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)” 與與學(xué)生關(guān)系學(xué)生關(guān)系的的主碼主碼
22、“學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)”相對(duì)應(yīng)相對(duì)應(yīng) 選修關(guān)系的選修關(guān)系的“課程號(hào)課程號(hào)”與與課程關(guān)系課程關(guān)系的的主碼主碼“課程號(hào)課程號(hào)”相對(duì)應(yīng)相對(duì)應(yīng)u在在選修關(guān)系中選修關(guān)系中,“學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)”和和“課程號(hào)課程號(hào)”是選修關(guān)系的是選修關(guān)系的外碼外碼u學(xué)生關(guān)系和課程關(guān)系均為被參照關(guān)系學(xué)生關(guān)系和課程關(guān)系均為被參照關(guān)系u選修關(guān)系為參照關(guān)系選修關(guān)系為參照關(guān)系 2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.3 關(guān)系的完整性關(guān)系的完整性 若屬性(或?qū)傩越M)若屬性(或?qū)傩越M)F是基本關(guān)系是基本關(guān)系R的的外碼,外碼,它與基本關(guān)它與基本關(guān)系系S的主碼的主碼Ks相對(duì)應(yīng)(基本關(guān)系相對(duì)應(yīng)(基本關(guān)系R和和S不一定是不同的關(guān)不一定是不同的關(guān)系)
23、,則對(duì)于系),則對(duì)于R中每個(gè)元組在中每個(gè)元組在F上的值必須為:上的值必須為:n或者或者取空值取空值(F的每個(gè)屬性值均為空值)的每個(gè)屬性值均為空值)n或者或者等于等于S中某個(gè)元組的中某個(gè)元組的主碼主碼Ks值值這一規(guī)則稱為關(guān)系的參照完整性規(guī)則。2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.3 關(guān)系的完整性關(guān)系的完整性參照完整性參照完整性(Referential integrity)對(duì)于上例,按照參照完整性規(guī)則,選課關(guān)系對(duì)于上例,按照參照完整性規(guī)則,選課關(guān)系SC中的中的SNO和和CNO只能取被參照關(guān)系只能取被參照關(guān)系S和和C表中已經(jīng)存在的主碼值,因此參照完表中已經(jīng)存在的主碼值,因此參照完整
24、性反映了現(xiàn)實(shí)世界中的約束需求。整性反映了現(xiàn)實(shí)世界中的約束需求。2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.3 關(guān)系的完整性關(guān)系的完整性參照完整性參照完整性(Referential integrity)提問(wèn): SC中的中的SNO和和CNO可以可以取空值嗎?取空值嗎?n 例如:例如:教學(xué)管理模式作如下修改:n DEPART(DNO,DEAN,LOCATION,DNAME)n S(SNO,SNAME,AGE,SEX, DNO)n C(CNO,CNAME,CREDIT, TEACHER)n SC(SNO,CNO,GRADE)2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.3 關(guān)系的
25、完整性關(guān)系的完整性參照完整性案例參照完整性案例提問(wèn):對(duì)S表來(lái)說(shuō),DNO是外碼嗎?其參照關(guān)系是誰(shuí)?提問(wèn):S中的DNO可以取空值嗎?n 針對(duì)某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的約束條件,反映某一針對(duì)某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的約束條件,反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語(yǔ)義要求具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語(yǔ)義要求n 關(guān)系模型應(yīng)提供定義和檢驗(yàn)這類完整性的機(jī)制,關(guān)系模型應(yīng)提供定義和檢驗(yàn)這類完整性的機(jī)制,以便用統(tǒng)一的系統(tǒng)的方法處理它們,而不要由應(yīng)以便用統(tǒng)一的系統(tǒng)的方法處理它們,而不要由應(yīng)用程序承擔(dān)這一功能用程序承擔(dān)這一功能2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.3 關(guān)系的完整性關(guān)系的完整性用戶定義的完整性
26、用戶定義的完整性(User-defined integrity)例如:例如:在定義關(guān)系模式時(shí),定義關(guān)系中的每個(gè)字段,對(duì)在定義關(guān)系模式時(shí),定義關(guān)系中的每個(gè)字段,對(duì)每個(gè)字段必須定義該字段的字段名每個(gè)字段必須定義該字段的字段名(年齡年齡),字段類型,字段類型(整型整型),字段寬度字段寬度(2位位),小數(shù)位數(shù),小數(shù)位數(shù)(0位位),經(jīng)過(guò)這樣的定義,在給每條,經(jīng)過(guò)這樣的定義,在給每條記錄的年齡字段輸入數(shù)據(jù)時(shí),可以輸入兩位整型數(shù)據(jù),這就記錄的年齡字段輸入數(shù)據(jù)時(shí),可以輸入兩位整型數(shù)據(jù),這就是一種約束,如果我們還想進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行約束,則需要是一種約束,如果我們還想進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行約束,則需要定義一個(gè)具體的約束
27、條件定義一個(gè)具體的約束條件(可以寫(xiě)一條規(guī)則可以寫(xiě)一條規(guī)則)例如:例如:如把年齡限制在如把年齡限制在15歲到歲到25歲之間歲之間(實(shí)際上這是學(xué)生實(shí)際上這是學(xué)生的實(shí)際年齡范圍的實(shí)際年齡范圍),以滿足實(shí)際數(shù)據(jù)的需要,這就是用戶自定,以滿足實(shí)際數(shù)據(jù)的需要,這就是用戶自定義完整性規(guī)則。義完整性規(guī)則。2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.3 關(guān)系的完整性關(guān)系的完整性用戶定義的完整性用戶定義的完整性(User-defined integrity)n 例如:例如:限定學(xué)生每個(gè)學(xué)期最多只能選修限定學(xué)生每個(gè)學(xué)期最多只能選修30個(gè)學(xué)分。個(gè)學(xué)分。n 例如:例如:限定每個(gè)學(xué)生最多只能借限定每個(gè)學(xué)生最多
28、只能借8本書(shū)。本書(shū)。n 例如:例如:限定修改成績(jī)時(shí),修改后的成績(jī)只能比原來(lái)限定修改成績(jī)時(shí),修改后的成績(jī)只能比原來(lái)成績(jī)高。成績(jī)高。2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.1.3 關(guān)系的完整性關(guān)系的完整性 在實(shí)際的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中,可以通過(guò)多種方式實(shí)施這三類完整在實(shí)際的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中,可以通過(guò)多種方式實(shí)施這三類完整性,如主碼約束、唯一性約束可以用來(lái)實(shí)施實(shí)體完整性,外碼約束可以用性,如主碼約束、唯一性約束可以用來(lái)實(shí)施實(shí)體完整性,外碼約束可以用來(lái)實(shí)施參照完整性,而域類型、取值范圍、觸發(fā)器等可以用來(lái)實(shí)施用戶自來(lái)實(shí)施參照完整性,而域類型、取值范圍、觸發(fā)器等可以用來(lái)實(shí)施用戶自定義完整性
29、。只要用戶在數(shù)據(jù)庫(kù)中定義了完整性約束,則在用戶操作數(shù)據(jù)定義完整性。只要用戶在數(shù)據(jù)庫(kù)中定義了完整性約束,則在用戶操作數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),庫(kù)時(shí),DBMS自動(dòng)會(huì)根據(jù)用戶定義的完整性規(guī)則,進(jìn)行數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)。自動(dòng)會(huì)根據(jù)用戶定義的完整性規(guī)則,進(jìn)行數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)。第第2章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ) 2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)2.3 高效的關(guān)系代數(shù)表達(dá)式與查詢優(yōu)化高效的關(guān)系代數(shù)表達(dá)式與查詢優(yōu)化什么是關(guān)系代數(shù):什么是關(guān)系代數(shù): 關(guān)系代數(shù)是一種抽象的查詢語(yǔ)言,用對(duì)關(guān)系的關(guān)系代數(shù)是一種抽象的查詢語(yǔ)言,用對(duì)關(guān)系的運(yùn)算來(lái)表達(dá)查詢,作為研究關(guān)系數(shù)據(jù)語(yǔ)言的數(shù)運(yùn)算來(lái)表達(dá)查詢,作為研究關(guān)系數(shù)
30、據(jù)語(yǔ)言的數(shù)學(xué)工具。學(xué)工具。關(guān)系代數(shù)的關(guān)系代數(shù)的特點(diǎn)特點(diǎn): 運(yùn)算對(duì)象是關(guān)系,運(yùn)算結(jié)果亦為關(guān)系。運(yùn)算對(duì)象是關(guān)系,運(yùn)算結(jié)果亦為關(guān)系。 2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)集合運(yùn)算符集合運(yùn)算符(并運(yùn)算),(差運(yùn)算),(并運(yùn)算),(差運(yùn)算),(交(交運(yùn)算),運(yùn)算),(廣義笛卡兒積)(廣義笛卡兒積)專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算符專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算符(選擇),(選擇),(投影),(投影), (連接),(連接),(除)(除)比較運(yùn)算符比較運(yùn)算符(大于),(大于),(大于等于),(?。ù笥诘扔冢ㄐ∮冢?,于),(小于等于),(等于),(小于等于),(等于),(不等于)(不等于)邏輯運(yùn)算符邏輯運(yùn)算符 (非),(非),(與),(與),(或)。
31、(或)。更名運(yùn)算符更名運(yùn)算符 2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)關(guān)系運(yùn)算的目的:可以對(duì)二維表進(jìn)行任意的分割和組裝,從已有的二維表構(gòu)造出用戶需要的二維表。 2.2.1 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算傳統(tǒng)的集合運(yùn)算并運(yùn)算并運(yùn)算2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù) 設(shè)關(guān)系設(shè)關(guān)系R和和S都具有都具有n個(gè)屬性,且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域。個(gè)屬性,且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域。 RS=t| t R t S.R和和S并的結(jié)果仍為并的結(jié)果仍為n目關(guān)系,其數(shù)據(jù)由屬于目關(guān)系,其數(shù)據(jù)由屬于R或?qū)儆诨驅(qū)儆赟的元組組成。的元組組成。學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別年齡年齡學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別年齡年齡S0201李蘭李蘭女女17S0201李蘭李蘭女女17S0202張娜張
32、娜女女18S0203張偉張偉男男17S0203張偉張偉男男17S0230邵華邵華男男19學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別年齡年齡S0201李蘭李蘭女女17S0202張娜張娜女女18S0203張偉張偉男男17S0230邵華邵華男男18關(guān)系關(guān)系R關(guān)系關(guān)系S關(guān)系關(guān)系R S2.2.1 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算傳統(tǒng)的集合運(yùn)算差運(yùn)算差運(yùn)算2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù) 設(shè)關(guān)系設(shè)關(guān)系R和和S都具有都具有n個(gè)屬性,且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域。個(gè)屬性,且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域。 R S = t | t R t S. R和和S差運(yùn)算的結(jié)果關(guān)系仍為差運(yùn)算的結(jié)果關(guān)系仍為n目關(guān)系,其數(shù)據(jù)由屬于目關(guān)系,其數(shù)據(jù)由屬于R而不屬于而不屬于S的的所有元組
33、組成。所有元組組成。學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別年齡年齡學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別年齡年齡S0201李蘭李蘭女女17S0201李蘭李蘭女女17S0202張娜張娜女女18S0203張偉張偉男男17S0203張偉張偉男男17S0230邵華邵華男男19關(guān)系關(guān)系R關(guān)系關(guān)系S關(guān)系關(guān)系R -S學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別年齡年齡S0202張娜張娜女女18 設(shè)關(guān)系設(shè)關(guān)系R和和S都具有都具有n個(gè)屬性,且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域。個(gè)屬性,且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域。 RS = t | t R t S . 運(yùn)算的結(jié)果關(guān)系仍為運(yùn)算的結(jié)果關(guān)系仍為n目關(guān)系,其數(shù)據(jù)由既屬于目關(guān)系,其數(shù)據(jù)由既屬于R同時(shí)又屬于同時(shí)又屬于S的元的元組組成。
34、交可用差來(lái)表示:組組成。交可用差來(lái)表示: RS = R(RS) .2.2.1 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算傳統(tǒng)的集合運(yùn)算交運(yùn)算交運(yùn)算2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別年齡年齡學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別年齡年齡S0201李蘭李蘭女女17S0201李蘭李蘭女女17S0202張娜張娜女女18S0203張偉張偉男男17S0203張偉張偉男男17S0230邵華邵華男男19關(guān)系關(guān)系R關(guān)系關(guān)系S關(guān)系關(guān)系R S學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別年齡年齡S0201李蘭李蘭女女17S0203張偉張偉男男17R SR SR S2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)集合運(yùn)算過(guò)程示意圖:2.2.1 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算傳統(tǒng)的集合運(yùn)算廣義笛卡兒積廣義笛
35、卡兒積2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)設(shè)設(shè)n n目和目和m m目的關(guān)系目的關(guān)系R R和和S S,它們的笛卡兒積是一個(gè)(,它們的笛卡兒積是一個(gè)(n+mn+m)目的元組集合。)目的元組集合。元組的前元組的前n n列是關(guān)系列是關(guān)系R R的一個(gè)元組,后的一個(gè)元組,后m m列是關(guān)系列是關(guān)系S S的一個(gè)元組。若的一個(gè)元組。若R R有有k k1 1個(gè)元組,個(gè)元組,S S有有k k2 2個(gè)元組,則關(guān)系個(gè)元組,則關(guān)系R R和關(guān)系和關(guān)系S S的廣義笛卡兒積應(yīng)當(dāng)有的廣義笛卡兒積應(yīng)當(dāng)有k k1 1k k2 2個(gè)元組。個(gè)元組。R R和和S S的的笛卡兒積表示為:笛卡兒積表示為: R RS S = tr ts | tr = tr
36、 ts | tr R R ts ts S . S .學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別年齡年齡S0201李蘭李蘭女女17 0203張偉張偉男男17姓名姓名課程名課程名成績(jī)成績(jī)李蘭李蘭軟件基礎(chǔ)軟件基礎(chǔ)90張娜張娜高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)87學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別年齡年齡姓名姓名課程名課程名成績(jī)成績(jī)S0201李蘭李蘭女女17李蘭李蘭軟件基礎(chǔ)軟件基礎(chǔ)90S0201李蘭李蘭女女17張娜張娜高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)87S0203張偉張偉男男17李蘭李蘭軟件基礎(chǔ)軟件基礎(chǔ)90S0203張偉張偉男男17張娜張娜高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)87關(guān)系關(guān)系R關(guān)系關(guān)系S關(guān)系關(guān)系R S選擇操作是從關(guān)系中選擇滿足條件的元組組成一個(gè)新選擇操作是從關(guān)系中選擇滿
37、足條件的元組組成一個(gè)新關(guān)系,其運(yùn)算符是關(guān)系,其運(yùn)算符是“ ”,定義為:,定義為: F(R)=t|tRF(t)真真 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別年齡年齡S0201李蘭李蘭女女17S0202張娜張娜女女18S0203張偉張偉男男17S0230邵華邵華男男18【例例】設(shè)關(guān)系R1是學(xué)生關(guān)系模式上的一個(gè)關(guān)系如例2.5中所示,在關(guān)系R1中查找滿足年齡小于等于17的學(xué)生。關(guān)系關(guān)系R1學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別年齡年齡S0201李蘭李蘭女女17S0203張偉張偉男男17 年齡年齡17(R1)2.2.2 專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算選擇運(yùn)算選擇運(yùn)算2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)n 關(guān)系關(guān)系R上的投影是從上的投影是從R中選擇
38、出若干屬性列組成新的關(guān)系,中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系,(從列從列的角度)的角度)記作:記作: A(R)= t A | t R .n 投影操作主要是從列的角度進(jìn)行運(yùn)算,投影之后不僅取消了原關(guān)投影操作主要是從列的角度進(jìn)行運(yùn)算,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(系中的某些列,而且還可能取消某些元組(投影的結(jié)果中要投影的結(jié)果中要去掉去掉相同的行相同的行,這是由關(guān)系的基本性質(zhì)決定的)這是由關(guān)系的基本性質(zhì)決定的)2.2.2 專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算投影運(yùn)算投影運(yùn)算2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)設(shè)關(guān)系設(shè)關(guān)系R1是學(xué)生關(guān)系模式的一個(gè)關(guān)系,在某次查詢中要求查找每是學(xué)生關(guān)系模式的一個(gè)關(guān)
39、系,在某次查詢中要求查找每個(gè)學(xué)生的姓名和年齡。個(gè)學(xué)生的姓名和年齡。 可以使用投影操作可以使用投影操作 R= 姓名,年齡姓名,年齡 (R1)2.2.2 專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算投影運(yùn)算投影運(yùn)算2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)關(guān)系關(guān)系R1姓名姓名年齡年齡李蘭李蘭17張娜張娜18張偉張偉17邵華邵華18學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別年齡年齡S0201李蘭李蘭女女17S0202張娜張娜女女18S0203張偉張偉男男17S0230邵華邵華男男18姓名,年齡 (R1)2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)選擇運(yùn)算過(guò)程示意圖:投影運(yùn)算過(guò)程示意圖:2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)選擇投影舉例選擇投影舉例 設(shè)學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫(kù),其關(guān)系模式為:設(shè)學(xué)
40、生選課數(shù)據(jù)庫(kù),其關(guān)系模式為: 學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,年齡,性別學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,年齡,性別, 所在系);所在系); 課程(課程號(hào),課程名,學(xué)分);課程(課程號(hào),課程名,學(xué)分); 選課(學(xué)號(hào),課程號(hào),成績(jī))選課(學(xué)號(hào),課程號(hào),成績(jī)).學(xué)生學(xué)生姓名姓名年齡年齡性別性別所在系所在系20050001王妃王妃19女女計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)20050145李瑞李瑞22男男通信通信20050234蔣正蔣正22男男計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)20050256賈艷賈艷21女女計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)20050165李明李明18男男計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)20052312王蓓王蓓22女女通信通信20041234裴鼎裴鼎21男男計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)2. 2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)學(xué)生
41、選課關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)生選課關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)課程號(hào)課程號(hào)課程名課程名學(xué)分學(xué)分C01數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)4C02數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)2C03信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)4C04操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)3C05數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4C06數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理2C07PASCAL語(yǔ)言語(yǔ)言42. 2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)學(xué)生選課關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)生選課關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)課程號(hào)課程號(hào)成績(jī)成績(jī)20050001 C018020050234 C016520050001 C028020052312 C029020050234 C0380【例例1】查詢學(xué)生的姓名和所在系。查詢學(xué)生的姓名和所在系。 姓名,所在系姓名,所在系(學(xué)生)(學(xué)生)2. 2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)投影運(yùn)算舉例投影運(yùn)算舉例
42、姓名姓名所在系所在系王妃王妃計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)李瑞李瑞通信通信蔣正蔣正計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)賈艷賈艷計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)李明李明計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)王蓓王蓓通信通信裴鼎裴鼎計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)2. 2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)投影運(yùn)算舉例投影運(yùn)算舉例【例例2】查詢查詢20050001號(hào)學(xué)生所選修的課程號(hào)號(hào)學(xué)生所選修的課程號(hào) 課程號(hào)課程號(hào)( 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)=20050001(選課選課))學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)課程號(hào)課程號(hào)成績(jī)成績(jī)20050001C018020050001C0280課程號(hào)課程號(hào)C01C02【例例1】求選修了求選修了C01號(hào)或號(hào)或C02號(hào)課程的學(xué)生學(xué)號(hào)號(hào)課程的學(xué)生學(xué)號(hào)方案方案1:學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)( 課程號(hào)課程號(hào)= C01課程號(hào)課程號(hào) = C02(選課選課)方案
43、方案2:學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)( 課程號(hào)課程號(hào)= C01(選課選課)學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)( 課程號(hào)課程號(hào) = C02 (選課選課)2. 2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)選擇投影運(yùn)算舉例選擇投影運(yùn)算舉例R S請(qǐng)同學(xué)們寫(xiě)出結(jié)果2. 2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)選擇投影運(yùn)算舉例選擇投影運(yùn)算舉例【例例2】求選修了求選修了C01號(hào)而沒(méi)有選號(hào)而沒(méi)有選C02號(hào)課程的學(xué)生號(hào)課程的學(xué)生號(hào)號(hào)學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)( 課程號(hào)課程號(hào)= C01(選課選課) 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)( 課程號(hào)課程號(hào) = C02 (選課選課)R S請(qǐng)同學(xué)們寫(xiě)出結(jié)果【例例3】求同時(shí)選修了求同時(shí)選修了C01號(hào)和號(hào)和C02號(hào)課程的學(xué)生號(hào)號(hào)課程的學(xué)生號(hào)錯(cuò)誤的寫(xiě)法:錯(cuò)誤的寫(xiě)法:學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)( 課程號(hào)課程號(hào)= C01 課程號(hào)課程號(hào)=
44、 C02(選課選課)正確的寫(xiě)法:正確的寫(xiě)法:學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)( 課程號(hào)課程號(hào)= C01 (選課選課)學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)( 課程號(hào)課程號(hào)= C02(選課選課)2. 2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)選擇投影運(yùn)算舉例選擇投影運(yùn)算舉例R S請(qǐng)同學(xué)們寫(xiě)出結(jié)果Why?2.2.3 專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算連接運(yùn)算連接運(yùn)算2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)(1) 條件連接條件連接(連接連接)n 連接運(yùn)算的含義連接運(yùn)算的含義從兩個(gè)關(guān)系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定條件的元組從兩個(gè)關(guān)系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定條件的元組 R S = | tr Rts StrAtsB A和和B:分別為分別為R和和S上度數(shù)相等且可比的屬性組上度數(shù)相等且可比的屬性組
45、:比較運(yùn)算符:比較運(yùn)算符 u 連接運(yùn)算從連接運(yùn)算從R和和S的廣義笛卡爾積的廣義笛卡爾積RS中選?。ㄖ羞x?。≧關(guān)系)關(guān)系)在在A屬性組上的值與(屬性組上的值與(S關(guān)系)在關(guān)系)在B屬性組上值滿足比較關(guān)屬性組上值滿足比較關(guān)系系的元組的元組 ABtr tsn 常用條件連接運(yùn)算符常用條件連接運(yùn)算符u等值連接(等值連接(equijoin) 什么是等值連接什么是等值連接 為“”的連接運(yùn)算稱為等值連接 等值連接的含義等值連接的含義 從關(guān)系R與S的廣義笛卡爾積中選取兩個(gè)關(guān)系中A、B屬性值相等的那些元組,即等值連接為: R S = | tr Rts StrA = tsB 2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)A=Btr ts
46、2.2.3 專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算連接運(yùn)算連接運(yùn)算2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)(2) 自然連接自然連接u 自然連接是一種特殊的等值連接自然連接是一種特殊的等值連接兩個(gè)關(guān)系中進(jìn)行比較的分量必須是相同的屬性組在結(jié)果中把重復(fù)的屬性列去掉 自然連接的含義自然連接的含義R和和S具有相同的屬性組具有相同的屬性組B R S = | tr Rts StrB = tsB tr tsn 自然連接中相等的分量必須是相同的屬性組,并且自然連接中相等的分量必須是相同的屬性組,并且要在結(jié)果中去掉重復(fù)的屬性,而等值連接則不必。要在結(jié)果中去掉重復(fù)的屬性,而等值連接則不必。n 當(dāng)當(dāng)R與與S無(wú)相同屬性時(shí),無(wú)相同屬性時(shí),R S
47、RS2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)自然連接與等值連接的區(qū)別自然連接與等值連接的區(qū)別n 對(duì)對(duì)R和和S做連接運(yùn)算,相當(dāng)于對(duì)兩個(gè)關(guān)系進(jìn)行雙重做連接運(yùn)算,相當(dāng)于對(duì)兩個(gè)關(guān)系進(jìn)行雙重循環(huán),外循環(huán)為循環(huán),外循環(huán)為R,內(nèi)循環(huán)為,內(nèi)循環(huán)為S,再再對(duì)雙循環(huán)結(jié)果對(duì)雙循環(huán)結(jié)果按照連接條件進(jìn)行篩選。按照連接條件進(jìn)行篩選。 2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)連接運(yùn)算意義連接運(yùn)算意義學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名年齡年齡所在系所在系 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)課程名課程名成績(jī)成績(jī)98001張三張三20計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系98001數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)6298005李四李四21數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)系98001數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)73 98005微積分微積分80學(xué)生學(xué)生.學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名年齡年齡所在系所
48、在系選課選課.學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)課名課名成績(jī)成績(jī)980019800198001980059800598005張三張三張三張三張三張三李四李四李四李四李四李四202020212121計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)系980019800198005980019800198005數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微積分微積分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微積分微積分627380627380學(xué)生學(xué)生選課選課 2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)連接運(yùn)算舉例連接運(yùn)算舉例學(xué)生學(xué)生.學(xué)學(xué)號(hào)號(hào)姓名姓名年齡年齡所在系所在系選課選課.學(xué)學(xué)號(hào)號(hào)課名課名成績(jī)成績(jī)980019800198005張三張三
49、張三張三李四李四202021計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)系980019800198005數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微積分微積分627380 學(xué)生學(xué)生 選課選課 學(xué)生學(xué)生.學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)=選課選課.學(xué)號(hào)學(xué)號(hào) 2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)連接運(yùn)算舉例連接運(yùn)算舉例學(xué)生學(xué)生 選課選課 學(xué)生學(xué)生.學(xué)學(xué)號(hào)號(hào)姓名姓名年齡年齡所在系所在系課名課名成績(jī)成績(jī)980019800198005張三張三張三張三李四李四202021計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)系數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微積分微積分6273802.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)連接運(yùn)算舉例連接運(yùn)算舉例2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)連接運(yùn)算舉例連接運(yùn)算舉例課
50、程號(hào)課程號(hào)課程名課程名C01軟件基礎(chǔ)軟件基礎(chǔ)C02C語(yǔ)言語(yǔ)言C03英語(yǔ)英語(yǔ)C04高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)姓名姓名課程號(hào)課程號(hào)成績(jī)成績(jī)李蘭李蘭C0190張娜張娜C0387張偉張偉C0276李蘭李蘭C0285張偉張偉C0480CSCC SC提問(wèn)1:下列語(yǔ)句表示什么含義?課程名(姓名=“李蘭”(C SC)提問(wèn)2:如何查詢選修“英語(yǔ)”的學(xué)生姓名?課程號(hào)課程號(hào)課程名課程名姓名姓名成績(jī)成績(jī)C01軟件基礎(chǔ)軟件基礎(chǔ)李蘭李蘭90C02C語(yǔ)言語(yǔ)言張偉張偉76C02C語(yǔ)言語(yǔ)言李蘭李蘭85C03英語(yǔ)英語(yǔ)張娜張娜87C04高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)張偉張偉80n 給定關(guān)系給定關(guān)系R R ( (X X,Y Y) ) 和和S S ( (Y
51、Y,Z Z) ),其中,其中X X,Y Y,Z Z為屬性組。為屬性組。R R中的中的Y Y與與S S中的中的Y Y可以有不同的屬性名,但必須出自相同的域集??梢杂胁煌膶傩悦?,但必須出自相同的域集。R R與與S S的除運(yùn)算得到一個(gè)新的關(guān)系的除運(yùn)算得到一個(gè)新的關(guān)系P(X)P(X),P P是是R R中滿足下列條件的元組在中滿足下列條件的元組在 X X 屬性列上的投影:屬性列上的投影:元組在元組在X X上分量值上分量值x x的象集的象集Y Yx x包含包含S S在在Y Y上投影的集合,記作:上投影的集合,記作: R RS S = = t tr r X X | | t tr r R RY Y ( (S
52、 S) ) Y Yx x Y Yx x:x x在在R R中的象集,中的象集,x x = = t tr r X X 2.2.4 專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算除法運(yùn)算除法運(yùn)算2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)除操作可以自動(dòng)同時(shí)從行和列的角度進(jìn)行運(yùn)算。除操作可以自動(dòng)同時(shí)從行和列的角度進(jìn)行運(yùn)算。 n 關(guān)系除法運(yùn)算分下面關(guān)系除法運(yùn)算分下面4步進(jìn)行:步進(jìn)行:1) 將被除關(guān)系的屬性分為象集屬性和結(jié)果屬性:與除關(guān)系相將被除關(guān)系的屬性分為象集屬性和結(jié)果屬性:與除關(guān)系相同的屬性屬于象集屬性同的屬性屬于象集屬性(Y),不相同的屬性屬于結(jié)果屬性,不相同的屬性屬于結(jié)果屬性(X)。2) 在除關(guān)系中,對(duì)與被除關(guān)系相同的屬性在除關(guān)系中
53、,對(duì)與被除關(guān)系相同的屬性(Y)(象集屬性)(象集屬性)進(jìn)行投影,得到除目標(biāo)數(shù)據(jù)集。進(jìn)行投影,得到除目標(biāo)數(shù)據(jù)集。3) 將被除關(guān)系按將被除關(guān)系按X分組分組n 4) 逐一考察被除關(guān)系每個(gè)組,如果它的象集屬性值中包括除逐一考察被除關(guān)系每個(gè)組,如果它的象集屬性值中包括除目標(biāo)數(shù)據(jù)集,則對(duì)應(yīng)的目標(biāo)數(shù)據(jù)集,則對(duì)應(yīng)的X屬性值應(yīng)屬于該除法運(yùn)算結(jié)果集。屬性值應(yīng)屬于該除法運(yùn)算結(jié)果集。除法運(yùn)算除法運(yùn)算目的目的:描述全部包含關(guān)系描述全部包含關(guān)系2.2.4 專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算除法運(yùn)算除法運(yùn)算2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)例例設(shè)關(guān)系設(shè)關(guān)系R、S分別為下圖的分別為下圖的(a)和和(b),RS的結(jié)果為圖的結(jié)果為圖(c) 2.
54、2.4 專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算除法運(yùn)算除法運(yùn)算2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)n 結(jié)果屬性結(jié)果屬性A ,象集屬性象集屬性 B,C n S在在(B,C)上的投影為上的投影為 (b1,c2),(b2,c1),(b2,c3) n 在關(guān)系在關(guān)系R中,中,A可以取四個(gè)值可以取四個(gè)值a1,a2,a3,a4 a1的象集為的象集為 (b1,c2),(b2,c3),(b2,c1) a2的象集為的象集為 (b3,c7),(b2,c3) a3的象集為的象集為 (b4,c6) a4的象集為的象集為 (b6,c6)n 只有只有a1的象集包含了的象集包含了S在在(B,C)屬性組上的投影屬性組上的投影 所以所以 RS =a1
55、 2.2.4 專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算除法運(yùn)算除法運(yùn)算2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)課號(hào)課號(hào)成績(jī)成績(jī) 課號(hào)課號(hào)課名課名S1C1AC2計(jì)算機(jī)圖計(jì)算機(jī)圖形學(xué)形學(xué)S1C2B必修課必修課S1C3BS2C1A課號(hào)課號(hào)課名課名S2C3BC1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)S3C1BC3操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)S3C3B選課選課選修課選修課S4C1AS4C2A學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)成績(jī)成績(jī)S5C2BS1BS5C3BS4AS5C1AS5B選修課選修課2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)學(xué)生選課除法運(yùn)算舉例學(xué)生選課除法運(yùn)算舉例學(xué)號(hào)成績(jī) 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)S3BS1 S2S3S5選課選課必修課必修課 學(xué)號(hào),課號(hào)學(xué)號(hào),課號(hào)(選課)(選課)必修課必修課 這種除法表示了什
56、么含義呢?選擇了必修課選擇了必修課表中全部課程表中全部課程的同學(xué)的同學(xué)2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)學(xué)生選課除法運(yùn)算舉例學(xué)生選課除法運(yùn)算舉例不僅要求該學(xué)生選修和不僅要求該學(xué)生選修和,還要求兩門(mén)課程成績(jī)相同。,還要求兩門(mén)課程成績(jī)相同。n 問(wèn)題:?jiǎn)栴}:求同時(shí)選修了求同時(shí)選修了001和和002號(hào)課程的學(xué)生號(hào)號(hào)課程的學(xué)生號(hào)u 方案方案1: Sno,Cno(SC) Cno = 001 Cno= 002 (C)u 方案方案2: S#(SC Cno= 001 Cno = 002(C)u 哪一個(gè)正確?哪一個(gè)正確?SC:表示選課表表示選課表(sno,cno,grade)C:表示課程表表示課程表(cno,cname,c
57、lassroom)2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)學(xué)生選課除法運(yùn)算舉例學(xué)生選課除法運(yùn)算舉例2.2 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)2.2.5 關(guān)系代數(shù)運(yùn)算綜合應(yīng)用實(shí)例關(guān)系代數(shù)運(yùn)算綜合應(yīng)用實(shí)例【例例2.12】教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系模式定義如下:教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系模式定義如下:S(SNO,SNAME,AGE,SEX) (學(xué)生關(guān)系學(xué)生關(guān)系)C(CNO,CNAME,CREDIT, TEACHER)(課程關(guān)系課程關(guān)系)SC(SNO,CNO,GRADE) (選課關(guān)系選課關(guān)系) 其中其中SNO,SNAME,AGE,SEX分別為學(xué)生學(xué)號(hào)、姓名、年齡分別為學(xué)生學(xué)號(hào)、姓名、年齡和性別;和性別;CNO,CNAME,CREDIT和和TEAC
58、HER分別表示課程編號(hào)、分別表示課程編號(hào)、課程名稱、課程學(xué)分和授課教師;課程名稱、課程學(xué)分和授課教師;GRADE表示成績(jī)。表示成績(jī)。 n (1)查找選修課程號(hào)為)查找選修課程號(hào)為C3的學(xué)生學(xué)號(hào)和成績(jī)的學(xué)生學(xué)號(hào)和成績(jī) SNO,GRADE( CNO=C3(SC)n (2)查找選修課程號(hào)為)查找選修課程號(hào)為C4的學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名的學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名 SNO,SNAME( CNO=C4(SSC)n (3)查找選修課程名為)查找選修課程名為”數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)”的學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名的學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名 SNO,SNAME (CNAME=數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)(S SC C)2.2.5 關(guān)系代數(shù)運(yùn)算綜合應(yīng)用實(shí)例關(guān)系代數(shù)運(yùn)算綜合應(yīng)用實(shí)例n(4)
59、查找選修課程號(hào)為)查找選修課程號(hào)為C1或或C3的學(xué)生學(xué)號(hào)的學(xué)生學(xué)號(hào)方法一:方法一: SNO ( CNO=C1CNO=C3(SC)方法二:可用集合的并運(yùn)算完成相同功能,即方法二:可用集合的并運(yùn)算完成相同功能,即SNO ( CNO=C1 (SC) SNO ( CNO=C3 (SC)n(5)查找同時(shí)選修課程號(hào)為)查找同時(shí)選修課程號(hào)為C1和和C3的學(xué)生學(xué)號(hào)的學(xué)生學(xué)號(hào) SNO ( CNO=C1 (SC) SNO ( CNO=C3 (SC)n(6)查找不選修課程號(hào)為)查找不選修課程號(hào)為C2的學(xué)生的姓名的學(xué)生的姓名 SNAME (S) SNAME ( CNO=C2(S SC)2.2.5 關(guān)系代數(shù)運(yùn)算綜合應(yīng)用
60、實(shí)例關(guān)系代數(shù)運(yùn)算綜合應(yīng)用實(shí)例n (7)查找選修所有課程的學(xué)生姓名)查找選修所有課程的學(xué)生姓名 SNAME(S (SNO,CNO(SC)CNO(C)n (8)查找選修了)查找選修了“WANG”開(kāi)設(shè)的所有課程的學(xué)開(kāi)設(shè)的所有課程的學(xué)生學(xué)號(hào)生學(xué)號(hào) SNO,CNO(SC)CNO( TEACHER=WANG (C)2.2.5 關(guān)系代數(shù)運(yùn)算綜合應(yīng)用實(shí)例關(guān)系代數(shù)運(yùn)算綜合應(yīng)用實(shí)例n 已知:學(xué)生關(guān)系模式已知:學(xué)生關(guān)系模式S(SNO,SNAME,SEX,AGE,DEPT) 選課關(guān)系模式選課關(guān)系模式SC(SNO,CNO,GRADE) 課程關(guān)系模式課程關(guān)系模式C(CNO,CNAME,DEPT,TNAME) u試用關(guān)系代
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