数据库原理及应用第2章ppt

2.1.1 关系模型概述
3. 完整性约束。
实体完整性 参照完整性 用户定义完整性 反映应用领域所遵循的约束条件， 体现具体领域中语义约束
2.1.2 关系数据结构
关系模型的数据结构非常简单。在用户看来，关系模 型中数据的逻辑结构是一张二维表。无论是实体还是实体 间的联系均由关系（表）来表示。
表 2.1 一个表示学生的关系
▪ 定义：
• 给定一组域D1，D2，…，Dn，这些域中可以存在相同的域。D1， D2，…，Dn的笛卡尔积为：D1×D2×…×Dn＝｛（d1，d2，…， dn）｜di∈Di，i＝1，2，…，n｝
▪ 说明：
• 其中每一个元素（d1，d2，…，dn）叫做一个n元组（n-tuple）或简 称元组（Tuple）即行。元素中的每一个值di（i=1，2，3……n）叫做 一个分量（Component）即列。
若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码（Primary key）。 主码的诸属性称为主属性（Prime attribute）。
不包含在任何侯选码中的属性称为非码属性（Non-key attribute）。在 最简单的情况下，侯选码只包含一个属性。
在最极端的情况下，关系模式的所有属性组是这个关系模式的侯选码， 称为全码（All-k) , (b,c,f) , (b,c, g) ,
•
(b,d, f) ,(b,d, g) , (b,e, f) , (b,e, g) }。
2.1.2 关系数据结构
结果用二维表格表示如表2-3所示，共有3个列，12个元组。
表2-3 用二维表格表示 D1×D2×D3
D1
为了维护数据库中的数据完整性，在对关系数据库执行插入、删 除和修改等操作时，必须遵守这三类完整性规则。
1. 实体完整性（Entity Integrity）
实体完整性规则
若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值。
例：学生（学号，姓名，性别，年龄，籍贯，班级，系别） 学号作为学生关系的主属性，则学号不能取空值
2.1.2 关系数据结构
6．关系数据库
在一个给定的现实世界领域中，相应于所有实体及实体之间 联系的关系的集合构成一个关系数据库。
关系数据库也有型和值之分。关系数据库的型也称为关系数 据库模式，是对关系数据库的描述，是关系模式的集合。关系数 据库的值也称为关系数据库，是关系的集合。关系数据库模式与 关系数据库通常统称为关系数据库。
表 2.2 D1，D2，D3 的笛卡尔积
SUPERVISOR 张清玫 张清玫 张清玫 张清玫 张清玫 张清玫 刘逸 刘逸 刘逸 刘逸 刘逸 刘逸
SPECIALITY 计算机专业 计算机专业 计算机专业 信息专业 信息专业 信息专业 计算机专业 计算机专业 计算机专业 信息专业 信息专业 信息专业
POSTGRADUATE 李勇 刘晨 王敏 李勇 刘晨 王敏 李勇 刘晨 王敏 李勇 刘晨 王敏
▪ 说明：
• 关系中的每个元素是关系中的元组，通常用t表示。 • 当n=1时,称该关系为单元关系。 • 当n=2时,称该关系为二元关系。
2.1.2 关系数据结构
关系是笛卡积的有限子集（一般情况下取有限子集才能 表示某一具体含义）。 例如给出两个域：
D1（表示导师集合）=（张连发，王定一） D2（表示学生集合）=（李超，刘成） D1×D2={(张连发，李超) ，(张连发，刘成)，
(王定一，李超)，(王定一，刘成)}
但是原则上一个导师可以指导多个学生，一个学生只能有一个导师，因此我 们只能取D1×D2的子集来表示导师和学生之间的关系，即{(张连发，李超) ， (张连发，刘成) }或{ (王定一，李超)，(王定一，刘成)}或{(张连发，李超) ， (王定一，刘成)} 或{(张连发，刘成) ， (王定一，李超)}。
▪ 1970年提出关系数据模型
• E.F.Codd, “A Relational Model of Data for Large Banks”, 《Communication of the ACM》,1970
▪ 之后，提出了关系代数和关系演算的概念
Shared Data
▪ 1972年提出了关系的第一、第二、第三范式
学号 06001 06002 06003 06004
姓名 张易 李博 王志气 白长远
性别 男 女 男 男
年龄 18 17 19 18
系别 计科系 电气系 机械系 计科系
专业 软件工程 通讯工程 自动控制 电子商务
班级 02 04 01 02
2.1.2 关系数据结构
1. 域（Domain）
▪ 定义
▪ 1974年提出了关系的BC范式
2.1.1 关系模型概述
数据模型三要素？
关系模型由数据结构、关系操作和完整性约束三 部分组成。
2.1.1 关系模型概述
1. 数据结构。
单一的数据结构----关系
现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系来表示
数据的逻辑结构-----二维表
从用户角度，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表
2.1.2 关系数据结构
3. 关系的数据定义（Relation） 例 在【例2-1-3 】中的笛卡尔积中取出有实际意
义的元祖来构造关系 关系 SAP（导师，专业，研究生） 关系名，属性名 教授：导师与专业 1:1 导师与研究生 1：n
SUPERVISOR 张清玫 张清玫 刘逸
关系 S AP
第2章 关系数据库基础
第2章关系数据库基础
学习目标： 了解关系模型的基本概念； 熟悉关系数据结构、完整性约束条件； 掌握关系代数的各种运算操作； 结合实际、综合应用关系代数操作
教学内容
2.1 关系模型的基本概念 2.2 关系代数
2.1.1 关系模型概述
关系模型是数据库系统中最重要的一种模型。
最早提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.Codd (埃德加·科德)博 士
2.1.2 关系数据结构
举例： ▪ 下面的工资关系(如表2-4)不符合关系的规范化要求，在 数据库中是不被允许的，因为表示工资的属性不是一个 原子分量。
姓名 基本工资
工资 职贴
李立 500
120
周涛 800
200
奖金 600 500
表2-4 工资关系
2.1.2 关系数据结构
5．关系模式
▪ 定义：
• 是一组具有相同数据类型的值的集合。域一般用大写字母D表示，如D1， D2，…，Dn等。其中域中数据的个数叫域的基数。
▪ 举例：
• 整数 • 实数 • {1，2，3}、{‘男’，‘女’}
• 介于某个取值范围的整数 • 介于某个取值范围的日期 • 长度指定长度的字符串集合
2.1.2 关系数据结构
2.笛卡尔积（Cartesian Product）
2.1.2 关系数据结构
可见关系也是一个二维表，表的每行对应一个元组，表的每列对应一 个域。由于域可以相同，为了加以区分，必须对每列起一个名字，称为属 性（Attribute）。N目关系必有n个属性，属性的名称要唯一。
若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为 候选码（Candidate key）。
D2
D3
a
c
f
a
c
g
a
d
f
a
d
g
a
e
f
a
e
g
b
c
f
b
c
g
b
d
f
b
d
g
b
e
f
b
e
g
2.1.2 关系数据结构
【例2-1-3】 ：
D1(表示导师的集合)={张清玫、刘逸 } D2(表示专业的集合)={计算机专业、信息专业} D3(表示学生的集合)={李勇、刘晨、王敏}
D1×D2×D3的笛卡尔集为：
2.1.2 关系数据结构
SUPERVISOR 张清玫 张清玫 刘逸
关系 S AP
SPECIALITY 信息专业 信息专业 信息专业
POSTGRADUATE 李勇 刘晨 王敏
2.1.2 关系数据结构
4. 关系的性质
▪ 关系是用集合代数的笛卡儿积定义的，是元组的集合，因此关系 具有以下性质：
• 列是同质的（Homogeneous），即每一列中的分量是同一类型的数 据，来自同一个域；
2.1.1 关系模型概述
2. 关系操作。 关系操作采用集合操作方式，即操作的对象和结果都是集合。这种方式也
称为一次一集合的方式。非关系数据模型的数据操作方式则为一次一记录的 方式。
关系模型中常用的关系操作： ▪ 查询操作：选择、投影、连接、除、并、交、差。 ▪ 更新操作：增加、删除、修改。
表达关系操作的关系数据语言： （1）关系代数语言。 （2）关系演算。 （3）介于关系代数和关系演算之间的语言SQL。
例：选课（学号，课号，成绩） 学号和课号一起作为选课关系的主属性，则学号和课号都不能取空值。
2.1.2 关系数据结构
笛卡尔积 （1）所有域的所有取值的一个组合 （2）不能重复
2. 笛卡尔积（Cartesian Product）
基数（域中元素的个数）
如果Di（i=1,,…,n)为有限集，其基数为mi(i=1,2,…,n), 则D1×D2×…×Dn的基数=m1×m2×…×mn，即笛卡尔
积的基数等于所有域的基数累乘。 在例2-1-3中：
2.1.2 关系数据结构
笛卡尔积可表示为一个二维表。表中的每行对应一个元 组，表中的每列对应一个域。
举例：
▪ 【例2-1-2】设D1={a,b}, D2={c,d,e},D3={f,g} ▪则
• D1×D2×D3={(a,c,f), (a,c, g) , (a,d, f) , (a,d, g) ,