關系數(shù)據(jù)庫課件

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第二關系數(shù)據(jù)庫

關系數(shù)據(jù)庫簡介

*提出關系模型的是美國IBM公司的E.F.Codd

■1970年提出關系數(shù)據(jù)模型

E.F.Codd,UARelationalModelofDataforLarge

SharedDataBanks"，《Communicationofthe

ACM》，1970

■之后，提出了關系代數(shù)和關系演算的概念

■1972年提出了關系的第一、第二、第三范式

■1974年提出了關系的BC范式

第二章關系數(shù)據(jù)庫

2.1關系數(shù)據(jù)結構及形式化定義

2.2關系操作

2.3關系的完整性

2.4關系代數(shù)

2.1關系數(shù)據(jù)結構及形式化定義

?2.1,1關系

?2.1.2關系模式

?3213關系數(shù)據(jù)庫

2.1.1關系

?:?單一的數(shù)據(jù)結構----關系

現(xiàn)實世界的實體以及實體間的各種聯(lián)系均用關系來表示

?:?邏輯結構--二維表

從用戶角度，關系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結構是一張二維表

?:?建立在集合代數(shù)的基礎上

關系

1.域(Domain)

2.笛卡爾積(CartesianProduct)

3.關系(Relation)

1?域(Domain)

?:?域是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。例:

A整數(shù)

A實數(shù)

?介于某個取值范圍的整數(shù)

A長度指定長度的字符串集合

A{‘男'，'女'}

2.笛卡爾積(CartesianProduct)

?:?笛卡爾積

給定一組域。1，。2，…，D”,這些域中可以有相同的。

Dv。2，…，?！ǖ牡芽柗e為：

D[X。2X…XDn—

{(d[,d2,dQIdjeDj,/=1,2,n}

所有域的所有取值的一個組合

■不能重復

?元組(Tuple)

■笛卡爾積中每一個元素(必，必，…，或)叫作一個“元組

(n-tuple)或簡稱元組(Tuple)

■張(清玫，計算機專業(yè)，李勇)、(張清玫，計算機專業(yè)，劉晨)

等都是元組

。分量(Component)

■笛卡爾積元素(&,d2,dQ中的每一個值3.叫作一個

分量

■張清玫、計算機專業(yè)、李勇、劉晨等都是分量

笛卡爾積(續(xù))

?基數(shù)(Cardinalnumber)

若Dj(i=1,2,n)為有限集，其基數(shù)為仍(，=1,2,

n)，則。1><。2乂…X。,的基數(shù)M為：

n

M—nm

i=l

?:?笛卡爾積的表示方法

■笛卡爾積可表示為一個二維表

■表中的每行對應一個元組，表中的每列對應一個域

0是2.17>,,。2，。3白勺笛卡爾積

SUPERVISORSPECIALITYPOSTGRADUATE

張清玫計算機專業(yè)李勇

張清玫計算機專業(yè)劉晨

張清玫計算機專業(yè)王敏

張清玫信息專業(yè)李勇

張清玫信息專業(yè)劉晨

張清玫信息專業(yè)王敏

文U逸計算機專業(yè)李勇

文U逸計算機專業(yè)劉晨

劉逸計算機專業(yè)王敏

劉逸信息專業(yè)李勇

劉逸信息專業(yè)劉晨

劉逸信息專業(yè)王敏

3.關系(Relation)

1）關系

。1X。2X…X。門的子集叫作在域。1,。2，…，。〃上的

關系，表不為

R（,。2，…，Dn）

■R：關系名

■n：關系的目或度（Degree）

2)元組

關系中的每個元素是關系中的元組，通常用俵示。

3)單元關系與二元關系

當。=1時，稱該關系為單元關系(Unaryrelation)

或一元關系

當。=2時，稱該關系為二元關系(Binaryrelation)

關系（續(xù)）

4）關系的表示

關系也是一個二維表，表的每行對應一個元組，表的每

列對應一個域

表2.2SAP關系

SUPERVISORSPECIALITYPOSTGRADUATE

張清玫信息專業(yè)李勇

張清玫信息專業(yè)劉晨

劉逸信息專業(yè)王敏

關系（續(xù)）

5）屬性

■關系中不同列可以對應相同的域

為了加以區(qū)分，必須對每列起一個名字，稱為屬性

(Attribute)

。目關系必有"個屬性

關系（續(xù)）

6）碼

候選碼（Candidatekey）

若關系中的某一屬性組的值能唯一地標識一個元組，則稱該

屬性組為候選碼

簡單的情況：候選碼只包含一個屬性

全碼（All-key）

最極端的情況：關系模式的所有屬性組是這個關系模式的候

選碼,稱為全碼（All-key）

關系(續(xù))

碼(續(xù))

主碼

若一個關系有多個候選碼，則選定其中一個為主碼(Primarykey)

主屬性

候選碼的諸屬性稱為主屬性(Primeattribute)

不包含在任何侯選碼中的屬性稱為非主屬性(Non-Primeattribute)

或非碼屬性(Non-keyattribute)

關系（續(xù)）

?:.01,D2,…,Dn的笛卡爾積的某個子集才有實際含義

例：表2.1的笛卡爾積沒有實際意義

取出有實際意義的元組來構造關系

關系：SAP（SUPERVISOR,SPECIALITY,POSTGRADUATE）

假設：導師與專業(yè)：1:1,導師與研究生：1:n

主碼：POSTGRADUATE（假設研究生不會重名）

SAP關系可以包含三個元組

｛（張清玫，計算機專業(yè)，李勇），

（張清玫，計算機專業(yè)，劉晨），

（劉逸，信息專業(yè)，王敏）｝

關系（續(xù)）

7）三類關系

基本關系（基本表或基表）

實際存在的表，是實際存儲數(shù)據(jù)的邏輯表示

杳詢表

查詢結果對應的表

視圖表

由基本表或其他視圖表導出的表，是虛表，不對

應實際存儲的數(shù)據(jù)

關系（續(xù)）

8）基本關系的性質(zhì)

①列是同質(zhì)的（Homogeneous）

②不同的列可出自同一個域

■其中的每一列稱為一個屬性

■不同的屬性要給予不同的屬性名

③列的順序無所謂,，列的次序可以任意交換

④任意兩個元組的候選碼不能相同

⑤行的順序無所謂，行的次序可以任意交換

基本關系的性質(zhì)（續(xù)）

⑥分量必須取原子值

這是規(guī)范條件中最基本的一條

表2.3非規(guī)范化關系

POSTGRADUATE

SUPERVISORSPECIALITY

PG1PG2

張清玫信息專業(yè)李勇劉晨y

劉逸信息專業(yè)王敏小表

2.1關系數(shù)據(jù)結構

2.1.1關系

2.1-2關系模式

2.1.3關系數(shù)據(jù)庫

2.1.2關系模式

1.什么是關系模式

2.定義關系模式

3.關系模式與關系

1.什么是關系模式

?:?關系模式(RelationSchema)是型

?:?關系是值

?:?關系模式是對關系的描述

■元組集合的結構

屬性構成

屬性來自的域

屬性與域之間的映象關系

■元組語義以及完整性約束條件

■屬性間的數(shù)據(jù)依賴關系集合

2.定義關系模式

關系模式可以形式化地表示為:

R(U,D,DOM,F)

R關系名

U組成該關系的屬性名集合

D屬性組U中屬性所來自的域

DOM屬性向域的映象集合

F屬性間的數(shù)據(jù)依賴關系集合

定義關系模式(續(xù):

例：

導師和研究生出自同一個域——人，

取不同的屬性名，并在模式中定義屬性向域

的映象，即說明它們分別出自哪個域：

DOM(SUPERVISOR-PERSON)

=DOM(POSTGRADUATE-PERSON)

=PERSON

定義關系模式(續(xù):

關系模式通?？梢院営洖?/p>

R(U)或R(Ay2…,AJ

■R:關系名

4，-2'…'/77：屬性名

注：域名及屬性向域的映象常常直接說明為

屬性的類型、長度

3.關系模式與關系

?:?關系模式

■對關系的描述

■靜態(tài)的、穩(wěn)定的

?:?關系

■關系模式在某一時刻的狀態(tài)或內(nèi)容

■動態(tài)的、隨時間不斷變化的

?關系模式和關系往往統(tǒng)稱為關系

通過上下文加以區(qū)別

2.1關系數(shù)據(jù)結構

2.1.1關系

2.1.2關系模式

2.1.3關系數(shù)據(jù)庫

2.1.3關系數(shù)據(jù)庫

?:?關系數(shù)據(jù)庫

在一個給定的應用領域中，所有關系的集合

構成一個關系數(shù)據(jù)庫

?:?關系數(shù)據(jù)庫的型與值

2.關系數(shù)據(jù)庫的型與值

?:?關系數(shù)據(jù)庫的型：關系數(shù)據(jù)庫模式

對關系數(shù)據(jù)庫的描述。

?3關系數(shù)據(jù)庫模式包括

■若干域的定義

在這些域上定義的若干關系模式

?:?關系數(shù)據(jù)庫的值：關系模式在某一時刻對應的關系

的集合，簡稱為關系數(shù)據(jù)庫

第二章關系數(shù)據(jù)庫

2.1關系模型概述

2.2關系操作

2.3關系的完整性

2.4關系代數(shù)

2.2.1基本關系操作

?常用的關系操作

■查詢：選擇、投影、連接、除、并、交、差

■數(shù)據(jù)更新：插入、刪除、修改

-查詢的表達能力是其中最主要的部分

?選擇、投影、并、差、笛卡爾基是5種基本操作

?關系操作的特點

■集合操作方式：操作的對象和結果都是集合，一次一集合的方式

2.2.2關系數(shù)據(jù)庫語言的分類

b關系代數(shù)語言

■用對關系的運算來表達查詢要求

■代表:ISBL

關系演算語言：用謂詞來表達查詢要求

-元組關系演算語言

A謂詞變元的基本對象是元組變量

A代表：APLHA,QUEL

?域關系演算語言

A謂詞變元的基本對象是域變量

?代表：QBE

?具有關系代數(shù)和關系演算雙重特點的語言

■代表：SQL(StructuredQueryLanguage)

第二章關系數(shù)據(jù)庫

2.1關系數(shù)據(jù)結構及形式化定義

2.2關系操作

2.3關系的完整性

2.4關系代數(shù)

2.3關系的完整性

2.3.1關系的三類完整性約束

2.3.2實體完整性

233參照完整性

2.3.4用戶定義的完整性

2.3.1關系的三類完整性約束

?實體完整性和參照完整性：

關系模型必須滿足的完整性約束條件

稱為關系的兩個不變性,應該由關系系統(tǒng)自動支持

?:?用戶定義的完整性：

應用領域需要遵循的約束條件，體現(xiàn)了具體領域中的

語義約束

2.3關系的完整性

2.3.1關系的三類完整性約束

232實體完整性

233參照完整性

2.3.4用戶定義的完整性

2.3.2實體完整性

規(guī)則2.1實體完整性規(guī)則(EntityIntegrity)

若屬性4是基本關系R的主屬性，則屬性4不能取空值

例:

SAP(SUPERVISOR,SPECIALITY,POSTGRADUATE)

POSTGRADUATE：

主碼(假設研究生不會重名)

不能取空值

實體完整性(續(xù))

實體完整性規(guī)則的說明

(1)實體完整性規(guī)則是針對基本關系而言的。一個基本表通常對應現(xiàn)實

世界的一個實體集。

(2)現(xiàn)實世界中的實體是可區(qū)分的，即它們具有某種唯一性標識。

(3)關系模型中以主碼作為唯一性標識。

(4)主碼中的屬性即主屬性不能取空值。

主屬性取空值，就說明存在某個不可標識的實體，即存在不可區(qū)

分的實體，這與第(2)點相矛盾，因此這個規(guī)則稱為實體完整性

2.3關系的完整性

2.3.1關系的三類完整性約束

232實體完整性

2.3.3參照完整性

2.3.4用戶定義的完整性

2.3.3參照完整性

1.關系間的引用

2.外碼

3.參照完整性規(guī)則

述的，因此可能存在著關系與關系間的引用。

例1學生實體、專業(yè)實體

學生（出,姓名，性別，專業(yè)號，年齡）

專業(yè)名）

?:?學生關系引用了專業(yè)關系的主碼“專業(yè)號”。

?學生關系中的“專業(yè)號”值必須是確實存在的專業(yè)的專業(yè)號，即專

關系中有該專業(yè)的記錄。

關系間的引用（續(xù)）

例2學生、課程、學生與課程之間的多對多聯(lián)系

學生（生號，姓名，性別，專業(yè)號，年齡）

課程（課程號,課程名，學分）

選修（包，課程號,成績）

關系間的引用（續(xù)）

例3學生實體及其內(nèi)部的一對多聯(lián)系

學生（學號，姓名，性別，專業(yè)號，年齡，班長）

姓名，性別專業(yè)號年齡班長

801張三女0119802

802李四男0120

803王五男0120802

804趙六女0220805

805錢七男0219

學號”是主碼，“班長”是外碼，它引用了本關系的“學號”

?:?“班長”必須是確實存在的學生的學號

2.夕卜碼(ForeignKey)

?:?設戶是基本關系R的一個或一組屬性，但不是關系R的碼。

如果F與基本關系S的主碼Ks相對應，則稱F是基本關系R

的外碼

?:?基本關系R欲為參照關系(ReferencingRelation)

?基本關系S欷為被參照關系(ReferencedRelation)

或目標關系(TargetRelation)

外碼（續(xù)）

*[例1]:學生關系的“專業(yè)號與專業(yè)關系的主碼“專

業(yè)號”相對應

■“專業(yè)號”屬性是學生關系的外碼

■專業(yè)關系是被參照關系，學生關系為參照關系

學生關系-專業(yè)號A專業(yè)關系

(a)

外碼(續(xù))

?［例2］：

選修關系的“學號”與學生關系的主碼“學號”相對應

選修關系的“課程號”與課程關系的主碼“課程號”相對應

■“學號”和“課程號”是選修關系的外碼

-學生關系和課程關系均為被參照關系

■選修關系為參照關系

學號課程號

學生關系-------選修關系--------課程關系

(b)

*［例3］：“班長”與本身的主碼“學號”相對應

?“班長”是外碼

■學生關系既是參照關系也是被參照關系