第二章关系数据库.ppt.Convertor
《数据库整理》第2章 关系数据库.ppt
与学生关系模式对应的数据库中的实例有如下6个元 组，如图2-1所示。
S1
赵亦
女
17 计算机
S2
钱尔
男
18
信息
S3
孙珊Hale Waihona Puke 女20信息
S4
李思
男
21 自动化
S5
周武
男
19 计算机
S6
吴丽
女
20 自动化
图2-1 与学生关系模式对应的实例
17
2.1.4 关系数据库与关系数据库模式
关系模型中，实体以及实体间的联系都是用关系进行表示。给定一应用 领域，所有实体以及实体之间的联系所对应的关系的集合构成一个关系 数据库。
在关系中，用域来表示属性的取值范围。
域中所包含的值的个数称为域的基数（用m表示）。
例如 ：
域名
D1={李力，王平，刘伟}，m1=3；
D2={男，女}；m2=2；
D3={18,20,18}；m3=3。
4
笛卡尔积（Cartesian Product）
给定一组域D1，D2，…，Dn（它们可以包含相同的元素， 即可以完全不同，也可以部分或全部相同）。D1，D2，…， Dn的笛卡尔积为
5
笛卡尔积D1×D2×…×Dn的基数M（即元素（d1， d2，…，dn）的个数）为所有域的基数的累乘之
n
积，即M= mi 。 i 1
例如，上述表示教师关系中姓名、性别两个域的笛卡尔 积为：
D1×D2={（李力，男），（李力，女），（王平，男），（王 平，女），（刘伟，男），（刘伟，女）}
分量：李力、王平、刘伟、男、女 元组 ：（李力，男），（李力，女） ，M=m1×m2=3×2=6
数据库技术与应用第2章-关系数据库PPT课件
查询优化技术
索引优化
合理使用索引可以加快查询速度，减 少全表扫描。
查询语句优化
通过优化查询语句，如使用连接代替 子查询、减少使用SELECT * 等，可 以提高查询效率。
数据库分区
将大表分成小表，提高查询和管理效 率。
数据库集群和分布式部署
通过集群和分布式部署，提高数据库 整体性能和可用性。
查询优化策略
06 关系数据库的并发控制
并发控制的概念
并发控制
在关系数据库中，并发控制用于 协调多个事务之间的操作，确保
数据的完整性和一致性。
事务
并发控制的基本单位，一系列操作 在执行过程中不被其他事务干扰， 且在执行完毕后数据状态保持一致。
冲突
当多个事务同时对同一数据进行读 写或写操作时，可能导致数据不一 致的状态。
02 关系数据库系统
关系模型
01
关系模型的基本概念
关系模型是数据库系统的核心，它使用表格形式的数据结构来表示和存
储数据。每个表格由行和列组成，每一列都有一个特定的数据类型。
02
关系的完整性
关系模型中的数据完整性是通过约束实现的，包括实体完整性、引用完
整性和域完整性。这些完整性约束确保了数据的准确性和可靠性。
策略制定
根据业务需求和数据量，制定 合适的备份策略，如每日、每
周、每月备份等。
数据恢复技术
物理恢复
通过数据库的物理文件进行恢 复，适用于数据库损坏严重的
情况。
逻辑恢复
使用数据库的逻辑工具和命令 进行恢复，适用于数据文件损 坏不严重的情况。
点恢复
恢复到特定时间点的数据状态 ，需要保留完整的备份和日志 信息。
03
2. SELECT：用于查询和检索表
关系数据库.ppt
22
2.2.3 关系模型的三要素
关系模型包括数据结构、关系操作和关系完整性三个组成部分。 1. 数据结构——关系
– 在数据库中要区分型和值，关系数据库中，关系模式 是型，关系是值；关系是元组的集合，关系模式必须 指出这个元组集合的结构，即它由哪些属性构成，这 些属性来自哪些域，以及属性与域之间的映像关系。
7
2.1.2 数据之间的联系
2. 实体间的联系 实体内部的联系通常是指实体的各属性之间的联系。 实体之间的联系通常是指一个实体集内部各实体之 间的联系或者不同的实体集的实体之间的联系。两 个实体集之间的联系可以分为三类。 – 一对一联系(1∶1) – 一对多联系(1∶N) – 多对多联系(M∶N) 实际上，一对一联系是一对多联系的特例，而一对 多联系又是多对多联系的特例。 通常情况下，两个以上的实体集之间也存在着一对 一、一对多或多对多联系。
概念模型用于信息世界的建模， 是现实世界到信息世界的第一 层抽象。它不是面向机器实现， 而是面向现实世界，是按照用
户的观点来对数据和信息建模。
现实世界 抽象
信息世界 概念模型
转换 机器世界 DBMS 支持的数据模型
6
2.1.2 数据之间的联系
1. 实体及其属性 (1)实体 客观存在并可相互区分的事物称为实体。 (2)属性 实体所具有的某一特性称为属性。 (3)实体和属性的型与值 实体和属性有型与值之分。 (4)实体集 具有相同实体型的实体的集合称为实体集。 (5)关键字 在实体属性中，用于区别实体集合中不同个体的 某个属性或某几个属性的组合，称为关键字。
数据库原理2 关系数据库.ppt
3. 列的顺序可任意交换； 4. 任意两个元组不能完全相同； 5. 行的顺序可任意交换； 6. 每一分量是不可分的数据项。
记忆方法：三列两行一分量。
注意：在许多实际关系数据库产品中，基
本表并不完全具有这六条性质，例如， 有的数据库产品（如FoxPro）仍然区分 了属性顺序和元组的顺序；许多关系数 据库产品中，例如Oracle，FoxPro等，它 们都允许关系表中存在两个完全相同的 元组。
三种具有相同表达能力的抽象查询语言：
关系代数 元组关系演算语言 域关系演算语言
ISBL ALPHA，QUEL QBE
SQL则是介于关系代数和关系演算之间的 标准查询语言。
由IBM提出，是应用得最广泛的关系数据 库标准语言。
三. 关系的三类完整性约束条件 关系模型必须满足：实体完整性和参照完
整性约束。
则D1×D2×… ×Dn的基数为： |D1|×|D2|×… ×|Dn|
3. 关系
定义2.3 D1×D2×… ×Dn的任意子集叫 做在域D1,D2,… ,Dn上的关系，可记做：
R(D1,D2,… ,Dn)，R为关系名，n是关系的 目或度(degree)。
注意：
1. 这里的“子集”是“任意子集”，包括 空集。
例如学生选课关系“选修（学号，课程号， 成绩）”中，“学号、课程号”为主码， 则“学号”和“课程号”都不能取空值， 而不是整体不为空。
实体完整性可以引申一下，主码也不能取 重复值。
有关实体完整性的说明：
(1)实体完整性规则是针对基本关系而言的。 一个基本表通常对应现实世界的一个实 体集。(名字怎么来的）
数据库系统原理(第2章)
第二章 关系数据库
数据库系统概论第2章关系数据库精品PPT课件
p46
2.2.2关系模式 关系模式简记为： R（A1，A2，…，An） 形式化表示为：五元组 R( U, D, dom，F）
关系名 属性集合 域集合 属性向域的 属性间数据的 映象集合 依赖关系集合
例子：选修关系 可简记为：SC（Sno,Cno,G)
形式化表示为：SC ( U, D, dom，F）
10
对关系定义的一些限定和扩充： （1）无限关系在数据库系统中是无意义的。 （2）关系元组（d1,d2,…,di,dj,…,dn)= （d1,d2,…,dj,di,…,dn) 关系具有的六条性质： （1）列是同质的。 （2）不同列可出自同一个域。 （3）列的次序可任意交换。 （4）任意两个元组不能完全相同。 （5）行的次序可任意交换。 （6）分量必须取原子值,即每一个分量都必须是不可分的数据项。
关系SAP(supervisor, speciality, postgraduate)可包含三个 元组：
supervisor speciality ppoossttggrraadduuaattee
张清政
信息
李勇
张清政
信息
刘晨
刘逸
信息
王敏
7
候选码：若关系中的某一属性组能唯一地标识一个元组， 则称为该属性组为候选码。
该笛卡尔积的基数为：2 ×2 ×3=12
笛卡积
3列
二维表
P49
12行
该表的数据有 现实意义吗？
5
3.关系 定义： D1×D2 ×… ×Dn的子集称为在域D1,D2,…,Dn上
的关系，表示为 R（D1，D2，…，Dn）
关系的名字 属性 关系的目或度
关系 属性
元组
二维表 表的列 表的行
第二部分关系数据库-精选.ppt
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第2章 关系数据库
3
2.1 关系模型概述
• 关系模型由以下三部分组成
– 关系数据结构
• 关系（一张二维表）
– 关系操作：
• 查询操作
– 选择(Select)、投影(Project)、连接(Join)、除(Divide)、 并(Union)、交(Intersection)、差(Difference)
– 列同质，即每一列是同一类型的数据
– 不同的列可出自同一个域，每一列为一个属性，不同的 属性被赋予不同的属性名
– 列的次序可以任意交换 – 任意两个元组不能完全相同 – 行的次序可以任意交换 – 分量必须取原子值，即不可再分
在许多实际关系数据库产品中，基本表并不完全具有这六条性质。
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关系，表示为 R(D1, D2, …, Dn)
n：关系的度或目，表的
• 相关术语
列数，一般称n元关系
– 候选码：能够唯一标识一个元组的属性组(一个关系可
以有多个候选码)
– 主码：一个关系中选定的一个候选码
– 主属性：包含在任何候选码中的属性
– 非主属性：不包含在任何候选码中的属性
– 全码：若关系模式的所有属性组是这个关系模式的候
• 是一种抽象的查询语言
• 关系演算语言
• 用谓词来表达查询要求和条件 • 谓词变元的基本对象可以是元组变量或域变量，故可分为
元组关系演算和域关系演算两类 • 是一种抽象的查询语言
• SQL
• 介于关系代数和关系演算之间 • 集DDL、DML和DCL一身的关系数据语言
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第2章关系数据库(3).ppt
2.1 关系模型概述 2.2 关系数据结构 2.3 关系的完整性 2.4 关系代数 2.5 小结
1
2.4 关系代数
概述
1. 关系代数 2. 关系代数运算的三个要素 3. 关系代数运算的分类 4. 表示记号
传统的集合运算
专门的关系运算
2
概述
1. 关系代数
一种抽象的查询语言，用对关系的运算来表达查询。
4
概述(续)
表2.4 关系代数运算符
运算符 含义 运算符 含义
集 ∪并
比 ＞ 大于
合 -差
较 ≥ 大于等于
运 算
符
∩ ×
交
广义笛 卡尔积
运 算 符
＜ 小于 ≤ 小于等于 ＝ 等于
≠ 不等于
5
概述(续)
表2.4 关系代数运算符（续）
运算符 含义
运算符 含义
专门的 关系
运算符
σ 选择 逻辑运 π 投影 算符
仍为n目关系，由属于R或属于S的元组组成 R∪S = { t|t R∨t S }
11
并(续)
ABC a1 b1 c1
R
a1 b2 c2 a2 b2 c1
ABC a1 b2 c2
S
a1 b3 c2 a2 b2 c1
ABC a1 b1 c1 R∪S a1 b2 c2 a2 b2 c1 a1 b3 c2
A和B：分别为R和S上度数相等且可比的属性组
θ：比较运算符
连接运算从R和S的广义笛卡尔积R×S中选 取（R关系）在A属性组上的值与（S关系） 在B属性组上值满足比较关系的元组。
31
连接(续)
3）两类常用连接运算
等值连接（equijoin）
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数据库原理咸阳师范学院信息工程学院第二章关系数据库本章主要教学内容:2.1 关系数据结构2.2 关系操作2.3 关系的完整性2.4 关系代数2.5 关系演算重点及难点:了解关系的数据结构；掌握关系的三类完整性；掌握专门的关系运算；2.1关系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 关系数据结构关系模型建立在集合代数的基础上关系数据结构的基本概念关系关系模式关系数据库2.1 关系数据结构2.1.1 关系2.1.2 关系模式2.1.3 关系数据库2.1.1 关系⒈域（Domain）2. 笛卡尔积（Cartesian Product）3. 关系（Relation）⒈域（Domain）域是一组具有相同数据类型的值的集合。
例:整数实数介于某个取值范围的整数长度指定长度的字符串集合{‘男’，‘女’}介于某个取值范围的日期2. 笛卡尔积（Cartesian Product）1) 笛卡尔积给定一组域D1，D2，…，Dn，这些域中可以有相同的域。
D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为：D1×D2×…×Dn＝｛（d1，d2，…，dn）｜di Di，i＝1，2，…，n｝所有域的所有取值的一个组合不能重复笛卡尔积例给出三个域：D1=SUPERVISOR ={ 张清玫，刘逸}D2=SPECIALITY={计算机专业，信息专业}D3=POSTGRADUA TE={李勇，刘晨，王敏}则D1，D2，D3的笛卡尔积为：D1×D2×D3 ＝｛(张清玫，计算机专业，李勇)，(张清玫，计算机专业，刘晨)，(张清玫，计算机专业，王敏)，(张清玫，信息专业，李勇)，(张清玫，信息专业，刘晨)，(张清玫，信息专业，王敏)，(刘逸，计算机专业，李勇)，(刘逸，计算机专业，刘晨)，(刘逸，计算机专业，王敏)，(刘逸，信息专业，李勇)，(刘逸，信息专业，刘晨)，(刘逸，信息专业，王敏) ｝笛卡尔积2) 元组（Tuple）笛卡尔积中每一个元素（d1，d2，…，dn）叫作一个n元组（n-tuple）或简称元组。
3) 分量（Component）笛卡尔积元素（d1，d2，…，dn）中的每一个值di叫作一个分量。
笛卡尔积4) 基数（Cardinal number）若Di（i＝1，2，…，n）为有限集，其基数为mi（i＝1，2，…，n），则D1×D2×…×Dn 的基数M为：在上例中，基数：2×2×3＝12，即D1×D2×D3共有2×2×3＝12个元组笛卡尔积5)笛卡尔积的表示方法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。
在上例中，12个元组可列成一张二维表3. 关系（Relation）1) 关系D1×D2×…×Dn的子集叫作在域D1，D2，…，Dn上的关系，表示为R（D1，D2，…，Dn）R：关系名n：关系的目或度（Degree）注意：关系是笛卡尔积的有限子集。
无限关系在数据库系统中是无意义的。
由于笛卡尔积不满足交换律关系满足交换律解决方法：为关系的每个列附加一个属性名以取消关系元组的有序性2) 元组关系中的每个元素是关系中的元组，通常用t表示。
3) 单元关系与二元关系当n=1时，称该关系为单元关系（Unary relation）。
当n=2时，称该关系为二元关系（Binary relation）。
4) 关系的表示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。
5) 属性关系中不同列可以对应相同的域，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.6) 码候选码（Candidate key）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在最简单的情况下，候选码只包含一个属性。
全码（All-key）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候选码，称为全码（All-key）主码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）7) 三类关系基本关系（基本表或基表）实际存在的表，是实际存储数据的逻辑表示查询表查询结果对应的表视图表由基本表或其他视图表导出的表，是虚表，不对应实际存储的数据8) 基本关系的性质列是同质的（Homogeneous）不同的列可出自同一个域列的顺序无所谓任意两个元组不能完全相同行的顺序无所谓分量必须取原子值2.2 关系数据结构2.1.1 关系2.1.2 关系模式2.1.3 关系数据库2.1.2 关系模式1．什么是关系模式2．定义关系模式3. 关系模式与关系1．什么是关系模式关系模式（Relation Schema）是型关系是值关系模式是对关系的描述2．定义关系模式关系模式可以形式化地表示为：R（U，D，dom，F）R 关系名U 组成该关系的属性名集合D 属性组U中属性所来自的域dom 属性向域的映象集合F 属性间的数据依赖关系集合定义关系模式例:导师和研究生出自同一个域——人，取不同的属性名，并在模式中定义属性向域的映象，即说明它们分别出自哪个域：dom（SUPERVISOR-PERSON）= dom（POSTGRADUA TE-PERSON）=PERSON定义关系模式关系模式通常可以简记为R (U) 或R (A1，A2，…，An)R 关系名A1，A2，…，An 属性名注：域名及属性向域的映象常常直接说明为属性的类型、长度3. 关系模式与关系关系模式对关系的描述静态的、稳定的关系关系模式在某一时刻的状态或内容动态的、随时间不断变化的关系模式和关系往往统称为关系通过上下文加以区别2.2 关系数据结构2.1.1 关系2.1.2 关系模式2.1.3 关系数据库2.1.3 关系数据库1. 关系数据库2. 关系数据库的型与值1. 关系数据库在一个给定的应用领域中，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。
2. 关系数据库的型与值关系数据库也有型和值之分关系数据库的型称为关系数据库模式，是对关系数据库的描述若干域的定义在这些域上定义的若干关系模式关系数据库的值是这些关系模式在某一时刻对应的关系的集合，通常简称为关系数据库2. 关系操作集合1) 常用的关系操作2) 关系操作的特点3) 关系数据语言的种类4) 关系数据语言的特点关系操作集合1) 常用的关系操作查询选择、投影、连接、除、并、交、差数据更新插入、删除、修改查询的表达能力是其中最主要的部分关系操作集合2) 关系操作的特点集合操作方式，即操作的对象和结果都是集合。
非关系数据模型的数据操作方式：一次一记录文件系统的数据操作方式关系操作集合3) 关系数据语言的种类关系代数语言用对关系的运算来表达查询要求典型代表：ISBL关系操作集合关系数据语言的种类关系演算语言：用谓词来表达查询要求元组关系演算语言谓词变元的基本对象是元组变量典型代表：APLHA, QUEL域关系演算语言谓词变元的基本对象是域变量典型代表：QBE具有关系代数和关系演算双重特点的语言典型代表：SQL关系操作集合4) 关系数据语言的特点关系语言是一种高度非过程化的语言存取路径的选择由DBMS的优化机制来完成用户不必用循环结构就可以完成数据操作能够嵌入高级语言中使用关系代数、元组关系演算和域关系演算三种语言在表达能力上完全等价第二章关系数据库2.1 关系数据结构及形式化定义2.2 关系操作2.3 关系的完整性2.4 关系代数2.5 关系演算2.3 关系的完整性关系模型的完整性规则是对关系的某种约束条件。
关系模型中三类完整性约束：实体完整性参照完整性用户定义的完整性实体完整性和参照完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，被称作是关系的两个不变性，应该由关系系统自动支持。
关系的完整性2.3.1 实体完整性2.3.2. 参照完整性2.3.3. 用户定义的完整性2.3.1 实体完整性实体完整性规则（Entity Integrity）若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值实体完整性关系模型必须遵守实体完整性规则的原因(1) 实体完整性规则是针对基本关系而言的。
一个基本表通常对应现实世界的一个实体集或多对多联系。
(2) 现实世界中的实体和实体间的联系都是可区分的，即它们具有某种唯一性标识。
(3) 相应地，关系模型中以主码作为唯一性标识。
实体完整性关系模型必须遵守实体完整性规则的原因(4) 主码中的属性即主属性不能取空值。
空值就是“不知道”或“无意义”的值。
主属性取空值，就说明存在某个不可标识的实体，即存在不可区分的实体，这与第（2）点相矛盾，因此这个规则称为实体完整性。
实体完整性注意实体完整性规则规定基本关系的所有主属性都不能取空值例选修（学号，课程号，成绩）“学号、课程号”为主码，则两个属性都不能取空值。
关系的完整性2.3.1 实体完整性2.3.2. 参照完整性2.3.3. 用户定义的完整性2.3.2 参照完整性1. 关系间的引用2. 外码3. 参照完整性规则1. 关系间的引用在关系模型中实体及实体间的联系都是用关系来描述的，因此可能存在着关系与关系间的引用。
2．外码（Foreign Key）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的外码基本关系R称为参照关系（ReferencingRelation）基本关系S称为被参照关系（ReferencedRelation）或目标关系（Target Relation）。
外码说明关系R和S不一定是不同的关系目标关系S的主码Ks 和参照关系的外码F必须定义在同一个（或一组）域上外码并不一定要与相应的主码同名当外码与相应的主码属于不同关系时，往往取相同的名字，以便于识别3. 参照完整性规则若属性（或属性组）F是基本关系R的外码它与基本关系S的主码Ks相对应（基本关系R和S不一定是不同的关系），则对于R中每个元组在F上的值必须为：或者取空值（F的每个属性值均为空值）或者等于S中某个元组的主码值。
参照完整性规则学生关系中每个元组的“专业号”属性只取下面两类值：（1）空值，表示尚未给该学生分配专业（2）非空值，这时该值必须是专业关系中某个元组的“专业号”值，表示该学生不可能分配到一个不存在的专业中参照完整性规则选修（学号，课程号，成绩）“学号”和“课程号”是选修关系中的主属性按照实体完整性和参照完整性规则，它们只能取相应被参照关系中已经存在的主码值参照完整性规则学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄，班长）“班长”属性值可以取两类值：（1）空值，表示该学生所在班级尚未选出班长，或该学生本人即是班长；（2）非空值，这时该值必须是本关系中某个元组的学号值关系的完整性2.3.1 实体完整性2.3.2. 参照完整性2.3.3. 用户定义的完整性2.3.3 用户定义的完整性用户定义的完整性是针对某一具体关系数据库的约束条件，反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。