数据库课件第2章

第2章 关系数据库
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上一章介绍了三种主要的数据模型：
层次模型 网状模型 关系模型 其中关系模型简单灵活，并有着坚实的理论基础，已成为当前最流 行的数据模型。
本章主要讲述:
关系模型的数据结构 关系的定义和性质 关系数据库的基本概念 关系运算
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2.1 关系数据库概述
关系代数的运算对象是关系，运算结果也是关系，关 系代数用到的运算符主要包括四类：
集合运算符：∪（并），-（差），∩（交），X（广义笛卡尔 积）； 专门的关系运算符：σ(选择)，∏（投影），∞（连接），* （自然连接），÷（除）； 算术比较运算符：>（大于），≥（大于等于），<（小于）， ≤（小于等于），=（等于），≠（不等于）； 逻辑运算符：∧（与）,∨（或）,┐（非）
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2. 差（Difference）
关系R与关系S的差由属于R而不属于S的所有元组组 成，即R中删去与S中相同的元组，组成一个新关系， 其结果仍为n目关系。记作： RS R-S={t|t∈R∧┐t∈S} 通过差运算，可实现关系数据库 记录的删除。
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3. 交（Intersection）
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设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关 系R的码，如果F与基本关系S的主码Ks相对应， 则称F是基本关系R的外码，并称基本关系R为 参照关系。
参照完整性规则：
特点：
1. 同域 2. 无须同名
参照规则
1. 2. 或者取空 或者等于被参照关系的主码值
三、用户定义完整性
实体完整性和参照完整性适用于任何关系数据 库。 用户根据实际情况，对某一关系数据库设定符 合语义的约束条件。
其中每一个元素 (d1， d2，··· ，dn) 叫作一个n元 组(n-tuple)，或简称为元组.元素中的每一个值 d叫 作一个分量(component)i
2.2 关系数据结构
例：三个域
D1 =导师集合SUPERVISOR=李长江，孙黄河 D2 =专业集合=SPECIALITY=计算机专业，信息专业 D3=研究生集合POSTGRADUATE=米饭，辣椒，青菜
2.3 关系的完整性
即对关系的某种约束条件 实体完整性（主属性） 参照完整性（非主属性） 用户定义完整性
关系的两 个不变性
一、实体完整性（实体完整性规则）
主属性不能取空值
不可为空 学号 0432536 0432537 0432538 姓名 方飞 李想 余言 专业号 3259 3569 4521
关系是笛卡尔积的子集，所以关系也是一个二维表； 表中的每行对应一个元组，每列对应一个域； 每列的名字称为属性，n目关系有n个属性。
主码
学号
200300000001
200300000002 200300000003
非主属性
姓名 姓别
辣椒
米饭 青菜
女
男 女
若某组属性的值能唯一地标识一个 元组，而其真子集不行，则该属性 集合称为候选码 选定一个候选码，称主码。
关系数据库系统是什么？
简单！就是支持关系模型的数据库系统。
关系数据结构
关系模型的组成
关系操作集合
完整性约束
2.1 关系数据库概述
1、关系数据结构
学生表
学号
200332590001
姓名 辣椒
姓别
200332590002
米饭
200332590003
青菜
2.1 关系数据库概述
2、关系操作
非关系 数据模 型的数 据操作 模式为 一次一 记录的 方式
一组具有相同数据类型的值的集合，用Dn来表示。
如int ,float,[0,100]……
2.2 关系数据结构
2)笛卡尔积： 定义一组域 D1， D2，· ，Dn ，这些域可 · · 以完全不同，也可以部分或全部相同。则 D1， D2，· ，Dn的笛卡尔积为 · ·
D1 × D2 ×· Dn={(d1， d2，· ，dn)| · · · · di∈ Di，i=1，2，…n}
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关系代数的运算按运算符的不同主要分为两类： 传统的集合运算：把关系看成元组的集合，以元组作 为集合中元素来进行运算，其运算是从关系的“水平” 方向即行的角度进行的。包括∪（并），-（差），∩ （交），X（广义笛卡尔积）；
专门的关系运算：不仅涉及行运算，也涉及列运算， 这种运算是为数据库的应用而引进的特殊运算。包括 σ(选择)，∏（投影），∞（连接），*（自然连接）， ÷（除）
2.1 关系数据库概述
3、完整性约束
实体完整性
关系模型 必须满足 的2个约束 条件
参照完整性
用户定义完整性
2.2 关系数据结构
关系模型中，实体和实体之间的联系均由单一的 结构类型——即关系(表)来表示。
集合论为数学基础 关系-》关系模式-》关系数据库
1.关系
域-》笛卡尔积-》关系
1)域(domain):
专业号 ……
课程
课程号
课程名称
0432536
0432537 0432538
方飞
李想 余言
3259
3569 4521
……
3259 …… 3569 …… 4521
遥感科技
物流 播音主持
二、参照完整性
例3：学生2（学号#，姓名，性别，专业号，年龄，班长）
参照完整性规则：
定义主码与外码之间的引用规则。
外码
李想
3569
……
余言
4521
……
例2：学生（学号#，姓名，性别，专业号，年龄） 课程（课程号#，课程名称） 选修（学号#，课程号# ，成绩 ） 外码
外码
学号 课程号 遥感科技 成绩 96
选修 参照关系
0432536
0432537 0432538
物流 播音主持
90 80
主码 学生
学号 姓名
主码 主码 被参照关系
…
An)
关系是值，是关系模式在某一时 刻的状态或内容，动态的、随时 间不断变化 关系模式是型，关系模式是静态 的，稳定的
但实际中，常把二者统称为关系
3、关系数据库
在关系模型中，实体以及实体间的联系都是用 关系来表示的。在一个给定的现实世界领域中 ，相应于所有的实体及实体之间的联系的关系 集合构成一个关系数据库。 关系数据库也有型和值之分。型称为关系数据 库模式，是对关系数据库的描述，定义了域和 域间的关系模式，值称为关系数据库。
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关系代数的分类及其运算符 关系代数是对关系进行集合代数运算，是基于关系代 数的操作语言，称为关系代数语言，简称关系代数。
它 是 由 IBM 在 一 个 实 验 性 的 系 统 上 实 现 的 ， 称 为 ISBL(Information System Base Language)语言。 ISBL的每个语句都类似于一个关系代数表达式。
2、关系模式
定义关系的描述称为关系模式(relation schema).可以形 象化地表示为：R(U，D，DOM，F)
R：关系名 U：属性名集合 D：属性组U中属性所来自的域 DOM：属性向域的映象集合 F：属性间数据的依赖关系集合。
简记为：R（U）或 R(A1，A2, R为关系名；An为属性名
关系操作语言的种类 关系代 数语言 ISBL(Information System Base Language) 元组关系演算语言 域关系演算语言 SQL
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关系数 据语言
关系演 算语言
APLHA QBE
具有关系代数和关系 演算双重特点的语言
2Байду номын сангаас4 关系代数
关系模型与其他模型相比，最有特色的是它的数据库 语言。 这种语言灵活方便、表达能力和功能都很强。 目前关系数据库所使用的语言一般都具有定义、查询、 更新和控制一体化的特点，而查询是最主要的部分。 所以说，关系数据库的核心部分是查询，故又称为查 询语言，而查询的条件要使用关系运算表达式来表示。 因此，关系运算是设计关系数据语言的基础。 按表达查询的方法不同，关系运算可分为关系代数和 关系演算两大类。
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2.4.1 传统的集合运算 传统的集合运算是二目运算，是在两个关系中进行的。 但是并不是任意的两个关系都能进行这种集合运算， 而是要在两个满足一定条件的关系中进行运算。那么， 对关系有什么要求呢？下面先看一个定义。 定义：设给定两个关系R、S，若满足：
1) 具有相同的度n; 2) R中第i个属性和S中第i个属性必须来自同一个域。则说关系R、 S是相容的。
2.2 关系数据结构
则笛卡尔积为：
D1
SUPERVISOR
D2
SPECIALITY
D3
POSTGRADUATE
一共有 2*2*3= 12个元 组
（基数）
李长江 李长江
计算机专业 信息专业
辣椒 米饭
孙黄河
信息专业
青菜
2.2 关系数据结构
则D1*D2*D3*=
{（李长江，计算机专业，米饭），（李长江，计算 机专业，辣椒），（李长江，计算机专业，青菜 ），（李长江，信息专业，米饭），（李长江， 信息专业，辣椒），（李长江，信息专业，青菜 ），（孙黄河，计算机专业，米饭），（孙黄河 ，计算机专业，辣椒），（孙黄河，计算机专业 ，青菜），（孙黄河，信息专业，米饭），（孙 黄河，信息专业，辣椒），（孙黄河，信息专业 ，青菜）}
2.2 关系数据结构
3)关系：D1 × D2 ׄ Dn的子集叫作在域D1， D2，„Dn 上的
关系，用R ( D1， D2，„Dn)表示。 R是关系的名字，n是关系的目或度(degree).. 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，为单元关系(unary relation) 当n=2时，为二元关系(binary relation)