第2章关系数据库基本原理详解
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(第二讲)数据库(第二章：关系数据库的基本概念)
表2-5 学生表 XS_Sex XS_Age ZY_Id
类型 char(10) char(10) char(2) Int char(4) 学号，主码 姓名：字符类型
说明
性别：只能为男或女 年龄：整形 所在专业编号，外码，参照专业表
4. 选课表（XK_Tab）：记录学生的选课结果，对于任意一门课，每 个学生一年最多只能选一次，因此用课程编号、学号和年份联合作为 选课表的主码。选课表通过学号参照学生表，通过课程编号参照课程 表。
2. 课程表（KC_Tab）：存放多门课程，主码为课程编号。
表2-4 课程表（KC_Tab）
列名 KC_Id KC_Name KC_KC_Id KC_Point
类型 char(4) char(50) char(4) Float
说明 课程编号，主码 课程名称 先修课课程编号 课程的学分
3. 学生表（XS_Tab）：记录学生的基本信息，主码为学号，通过专业 编号参照专业表。
2.3 关系模型规范化
关系模型规范化的目的是为了消除存储异常，减少数据冗余， 保证数据的完整性和存储效率。 关系数据库中的关系是要满足一定的规范化要求的。对于不 同规范化程度，可以使用“范式”来衡量。满足最低要求的为I范 式。。在I范式的基础上，进一步满足一些要求的为II范式，以次 类推。一般情况下，在实践中关系模式满足3范式就基本可以。
元素的每一个值 di 叫作一个分量。关系模型中要求每一 个分量必须属于某种基本数据类型，如整形或字符串型。
关系：笛卡尔积的子集就是一个关系。
R( D1 , D2 ,, Dn )
这里R表示关系的名字，n是关系的目或度。
例: 我们给出如下三个域： D1 =导师集合。导师={王新，赵阳} D2=专业集合。专业={计算机，通信} D3=学生集合。学生={（张三，101），（李四，201）} 则笛卡尔积为： D1XD2XD3={（王新，计算机，张三，101）， （王新，计算机，李四，201），
类型 char(10) char(10) char(2) Int char(4) 学号，主码 姓名：字符类型
说明
性别：只能为男或女 年龄：整形 所在专业编号，外码，参照专业表
4. 选课表（XK_Tab）：记录学生的选课结果，对于任意一门课，每 个学生一年最多只能选一次，因此用课程编号、学号和年份联合作为 选课表的主码。选课表通过学号参照学生表，通过课程编号参照课程 表。
2. 课程表（KC_Tab）：存放多门课程，主码为课程编号。
表2-4 课程表（KC_Tab）
列名 KC_Id KC_Name KC_KC_Id KC_Point
类型 char(4) char(50) char(4) Float
说明 课程编号，主码 课程名称 先修课课程编号 课程的学分
3. 学生表（XS_Tab）：记录学生的基本信息，主码为学号，通过专业 编号参照专业表。
2.3 关系模型规范化
关系模型规范化的目的是为了消除存储异常，减少数据冗余， 保证数据的完整性和存储效率。 关系数据库中的关系是要满足一定的规范化要求的。对于不 同规范化程度，可以使用“范式”来衡量。满足最低要求的为I范 式。。在I范式的基础上，进一步满足一些要求的为II范式，以次 类推。一般情况下，在实践中关系模式满足3范式就基本可以。
元素的每一个值 di 叫作一个分量。关系模型中要求每一 个分量必须属于某种基本数据类型，如整形或字符串型。
关系：笛卡尔积的子集就是一个关系。
R( D1 , D2 ,, Dn )
这里R表示关系的名字，n是关系的目或度。
例: 我们给出如下三个域： D1 =导师集合。导师={王新，赵阳} D2=专业集合。专业={计算机，通信} D3=学生集合。学生={（张三，101），（李四，201）} 则笛卡尔积为： D1XD2XD3={（王新，计算机，张三，101）， （王新，计算机，李四，201），
数据库原理2 关系数据库
三、用户定义的完整性（User-defined integrity）
实体完整性和参照性适用于任何关系数据 库系统。除此之外，不同的关系数据库 系统根据其应用环境的不同，往往还需 要一些特殊的约束条件。用户定义的完 整性就是针对某一具体关系数据库的约 束条件，它反映某一具体应用所涉及的 数据必须满足的语义要求。关系模型应 提供定义和检验这类完整性的机制，以 便用统一的系统的方法处理它们，而不 要由应用程序承担这一功能。
体和实体间的联系的关系的集合构成一 个关系数据库。同样，关系数据库也有 型和值之分。
型：关系数据库模式 是对关系数据库的描 述。
值：一般就称为关系数据库。
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。
关系模型的三类完整性：
1. 实体完整性 2. 参照完整性 3. 用户定义的完整性
2.4 关系代数
本节要求
给定关系和关系代数表达式，要会算。
给定关系模式和查询（语义）要求，要会写 关系代数表达式。
关系代数是一种抽象的查询语言，用对
关系的运算来表达查询，作为研究关系 数据语言的数学工具。
关系代数的运算对象是关系，运算结果
亦为关系。关系代数用到的运算符包括 四类：集合运算符、专门的关系运算符、 算术比较符和逻辑运算符。
第二章 关系数据库
2-5章为本课程重点与难点 关系数据库的理论基础 1970, E.F.Codd “A Relational Model of Data for Shared Data Banks” 现代主流数据库几乎全部支持关系模型 Oracle(甲骨文)，Sybase, IBM DB2, MS SQL Server, Ingres
引用的时候，必须取基本表中已经存在的 值。由此引出参照的引用规则。
数据库原理第二章关系数据库
关系代数小结
❖ 传统的集合运算
▪ 并、差、交、笛卡尔积
❖ 专门的关系运算
▪ 选择、投影、连接、除
❖ 5种基本运算
▪ 并、差、笛卡尔积、投影、选择
二、关系演算
❖ 关系演算是以数理逻辑中的谓词演算为基础的，通过谓词 形式来表示查询表达式。
❖ 根据谓词变元的不同，可将关系演算分为元组关系演算和 域关系演算。前者以元组为变量，简称元组演算；后者以 域为变量，简称域演算。
❖ 元组关系演算
▪ Tuple Relational Calculus ，简称TRC ▪ 元组关系演算语言ALPHA ▪ 元组关系表达式
❖ 域关系运算
▪ Domain Relational Calculus ，简称DRC ▪ 域关系演算语言QUE
1、元组关系演算
❖ 元组关系演算是以元组变量作为谓词变元的基本对象。 ❖ 元组关系演算语言的典型代表是E.F.Codd提出的ALPHA
例2：查询一名男同学的教师号和姓名，并使他的年龄最小。
GET W (1) (Student) : Student. Ssex = ‘男’ up Student.Sage
▪ 所谓的定额查询就是通过在W后面的括号中加上定额数量， 限定查询出元组的个数。
▪ 这里(1)表示查询结果中男同学的个数，取出学生表中第一 个男同学的学号和姓名。
RANGE Course CX SC SCX
GET W (Student.Sname): SCX (SCX.Sno=Student.Sno∧ CX (o=o∧CX.Pcno='6'))
例5：查询选修全部课程的学生姓名。
RANGE SC X Course CX
GET W (Student.SN) : CXSCX (SCX.SNO=Student.SNO∧O=O)
数据库课件第2章
R
A B C
3 2 7 4 R
2=2
S
A B C
3 7 4 2 5 3
6 5 2 4 S
7 7 3 3 R.A
R.B R.C S.A S.B S.C
7 4
2 4
3 3
7 3
2 4
3 5
Question:
• 设关系R和S上的属性个数分别为2和3， 那么R 1<2 S等价于
• A. O1<2 (R*S) • C. O1<2(R S) B. O 1<4(R*S) D. O1<4(R S)
3. 连接（Join）
• 1）连接也称为θ连接 • 2）连接运算的含义 – 从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条 件的元组
R S={
| tr R∧ts S∧tr[A]θts[B] }
– 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。
A
a1 a1 a1 a1 a1 a1 a2 a2 a2
B
b1 b1 b1 b2 b2 b2 b2 b2 b2
C
c1 c1 c1 c2 c2 c2 c1 c1 c1
A
a1 a1 a2 a1 a1 a2 a1 a1 a2
B
b2 b3 b2 b2 b3 b2 b2 b3 b2
C
c2 c2 c1 c2 c2 c1 c2 c2 c1
R
B b1 b2 b3 b4
C 5 6 8 12
B b1 b2 b3 b3 b5
S
E 3 7 10 2 2
连接(续)
R
C＜E
S
A
数据库原理 第二章：关系数据库
数据库原理第二章：关系数据库在数据库领域中，关系数据库是一个至关重要的概念。
它不仅是数据库管理系统的核心组成部分，也是众多应用系统存储和处理数据的基础。
关系数据库的基本概念是基于关系模型建立的。
那什么是关系模型呢？简单来说，关系模型把数据看作是一张张二维表格。
这些表格有着明确的行和列结构。
每一行代表一个数据记录，而每一列则代表一个数据属性。
比如说，我们有一个学生信息表，其中可能包含学号、姓名、年龄、性别、班级等列。
每一行就是一个具体学生的信息。
这种表格形式的设计使得数据的组织和管理变得清晰和规范。
关系数据库的一个重要特点是数据的完整性约束。
这意味着数据库中的数据必须满足一定的规则和条件，以确保数据的准确性和一致性。
例如，在学生信息表中，学号必须是唯一的，不能有两个学生拥有相同的学号。
年龄必须是合理的数值，不能是负数或者过大的数字。
性别只能是“男”或者“女”等。
这些约束条件有助于防止错误的数据进入数据库，保证数据的质量。
关系数据库中的关系运算也是非常关键的部分。
常见的关系运算包括选择、投影、连接等。
选择运算就像是从一个大表格中筛选出符合特定条件的行。
比如，我们要找出年龄大于 20 岁的学生记录，这就是一个选择运算。
投影运算则是从表格中选取特定的列。
假设我们只需要学生的学号和姓名，那么通过投影运算就可以得到只包含这两列的新表格。
连接运算用于将两个或多个相关的表格组合在一起，以获取更全面的信息。
比如，我们有一个学生成绩表和学生信息表，通过连接运算，可以将学生的基本信息和他们的成绩关联起来。
关系数据库的存储结构也是值得深入探讨的。
为了有效地存储和检索数据，关系数据库通常采用索引和存储引擎等技术。
索引就像是一本书的目录，它能够加快数据的查找速度。
当我们需要快速找到某个特定条件的数据时，索引能够帮助数据库系统快速定位到相关的数据行，而不必逐行扫描整个表格。
存储引擎则决定了数据在磁盘上的存储方式和管理策略。
不同的存储引擎有着不同的特点和适用场景，例如 InnoDB、MyISAM 等。
02《数据库》第二章关系数据模型 #
• 记为 <条件F>(关系R)={t|t ∈R ∧F(t)=“真”}
• 结果关系的所有属性都是原关系的属性。 • 结果关系的所有元组都是原关系的元组。
• 例如：在学生表中将98管理班同学全部
学号 找出姓来名 。 出生年月 性别 班级
0001 • 李伟 <班19级80=.1‵2.0938管男理′>(学9生8管表理)
性、参照完整性和用户定义的完整性。 • 实体完整性：主码的任何属性值都不能为空。 • 参照完整性：若A是基本关系R1的外码。它与
基本关系R2的主码K相对应，则R1中每个元组 在A上的值必须为以下情况之一。 • 等于R2中某个元组的主码值。 • 取空值（A的每个属性值均为空值）。
• 例如：职工关系（职工号，姓名，…部门编号） 和部门关系（部门编号，部门名称，…）。
班级 98管理 98管理 98管理 98管理
学号 课程号 成绩
0001 01
85
0001 02
70
0003 01
80
0003 02
90
• 自然连接 • （学生表）（成绩表）
学号 姓名 0001 李伟 0001 李伟 0003 赵兰 0003 赵兰
出生年月 性别 1980.12.03 男 1980.12.03 男 1979.05.26 女 1979.05.26 女
《数据库技术原理与应用》
章、关系数据模型基础理论
TEL: Email:
本章教学内容
一、关系模型的基本概念 二、关系代数 三、关系演算 四、查询优化 五、关系系统
一、关系模型的基本概念
1、关系模型的数学定义： 关系模型是建立在数学理论基础上的。 定义（1）域：域（Domain)是值的集合
• 结果关系的所有属性都是原关系的属性。 • 结果关系的所有元组都是原关系的元组。
• 例如：在学生表中将98管理班同学全部
学号 找出姓来名 。 出生年月 性别 班级
0001 • 李伟 <班19级80=.1‵2.0938管男理′>(学9生8管表理)
性、参照完整性和用户定义的完整性。 • 实体完整性：主码的任何属性值都不能为空。 • 参照完整性：若A是基本关系R1的外码。它与
基本关系R2的主码K相对应，则R1中每个元组 在A上的值必须为以下情况之一。 • 等于R2中某个元组的主码值。 • 取空值（A的每个属性值均为空值）。
• 例如：职工关系（职工号，姓名，…部门编号） 和部门关系（部门编号，部门名称，…）。
班级 98管理 98管理 98管理 98管理
学号 课程号 成绩
0001 01
85
0001 02
70
0003 01
80
0003 02
90
• 自然连接 • （学生表）（成绩表）
学号 姓名 0001 李伟 0001 李伟 0003 赵兰 0003 赵兰
出生年月 性别 1980.12.03 男 1980.12.03 男 1979.05.26 女 1979.05.26 女
《数据库技术原理与应用》
章、关系数据模型基础理论
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本章教学内容
一、关系模型的基本概念 二、关系代数 三、关系演算 四、查询优化 五、关系系统
一、关系模型的基本概念
1、关系模型的数学定义： 关系模型是建立在数学理论基础上的。 定义（1）域：域（Domain)是值的集合
《数据库原理及应用》教学课件 第二章关系数据库基础
01
列是同质的，即每一列中的分量必须来自同一个域且必须是同 一类型的数据。
02
不同的属性可来自同一个域，但不同的属性有不同的名字。
03
列的顺序可以任意交换，但交换时应连同属性名一起交换，否则 将得到不同的关系。
13
2.1 关系模型
04 05 06
2.1.3 关系的性质
元组的顺序可任意交换。在关系数据库中，可以按照各种排序 要求对元组的次序重新排列。
关系中不允许出现相同的元组。关系中的一个元组表示现实世界 中的一个实体或一个实体间的联系，如果元组重复则表示实体或 实体间的联系重复，这样不仅会造成数据库中数据的冗余，也可 能造成数据查询与统计的结果出现错误。
关系中的每一个分量必须是不可再分的数据项，即所有属性值都 是一个单独的值，而不是值的集合。
例如，在没有重名学生的情况下，学生关系中的属性“学号”与“姓名” 都是学生关系的候选码。如果选定属性“学号”作为数据操作的依据，则属 性“学号”为主码；如果选定属性“姓名”作为数据操作的依据，则属性 “姓名”为主码。
22
2.2 关系模型的完整性约束
2.2.1 关系的码
03 主属性与非主属性
包含在任一候选码中的属性称为主属性，不包含在任一候选码中的属性称为非主属性。 例如，在没有重名学生的情况下，学生关系的属性“学号”与“姓名”都是学生关系的候选码， 则它们都是学生关系的主属性。而属性“性别”与“系别”不包含在任一候选码中，则它们都是学 生关系的非主属性。 在最简单的情况下，关系的候选码只包含一个属性；在最极端的情况下，关系的候选码是所有 属性的组合，这时称为全码。 例如，设有关系演出（演奏者编号，乐器编号，演播室编号），其中的3个属性分别为演奏者 关系、乐器关系及演播室关系的主码，它们共同唯一标识了一个演出，则演出关系的主码为它们的 组合，即为全码。
《数据库整理》第2章 关系数据库.ppt
16
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
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
数据库基础-第二章 关系数据模型与关系运算
2.2 关系代数
数据查询基本运算
❖1．关系属性的指定——投影运算 这个操作是对一个关系进行垂直分割，消去某些列，并 重新安排列的顺序。
i1,i2,,in(R) {t | t ti1,ti2,,tin t1,t2,,tk R}
例子2-3
❖2．关系元组选定——选择运算 选择操作是根据某些条件对关系做水平分割，即选取符合 条件的元组。
R S {t | t R t S}
式中“－”为差运算符，t为元组变量，结果R-S为一个新的与R、S兼
容的关系，该关系是由属于R而且不属于S的元组构成的集合，即 在R中减去与S中相同的那些元组。
关系 R
A
B
C
a1
b1
c1
a1
b2
c2
a2
b2
c1
关系 R∪S
A
B
C
a1
b1
c1
a1
b2
c2
a2
b2 c2
a1
b2
c2
a2
b2
c1
图 2.9 关系 R 和关系 S 及其交运算
2.2 关系代数
2.除法运算
设关系R和S的元数分别为r和s（设r>s>0），那么R÷S是一个（r-s）元的 元组的集合。（R÷S）是满足下列条件的最大关系：其中每个元组t与S中 每个元组u组成的新元组<t，u>必在关系R中。
S# (S) S# (SC)
例2-7 在关系C中增加一门新课程（C13, ML, C3， null）： 如果令这门新课程元组所构成的关系为R，则有： R=（C13，ML，C3,null），这时结果为：C∪R。
学生关系：S (S# ，Sn， Sex，Sa ，Sd) ； 课程关系：C (C# ，Cn ，P#，Tn) ； 选课关系：SC (S#， C# ，G)，
第2章 关系数据库
第二章
关系数据库
本章要求：
1、掌握关系、关系模式、关系数据库等基本概念 2、掌握关系的三类完整性的含义 3、掌握关系代数运算 本章内容： §1 关系模型的基本概念 §2 RDBS的数据操纵语言：关系代数 §3 RDBS的数据操纵语言：关系演算语言 返回
2016/9/29 数据库系统 1
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第二章
2016/9/29
数据库系统
12
第二章
关系数据库
§2 RDBS的数据操纵语言：关系代数 关系代数的运算对象是关系，运算结果也为关系。 其运算按运算符的不同可分为两类。 一、传统的集合运算 1、并（Union）： R S = { t | t∈R∨t∈S} 2、交（Intersection）：R S = { t | t∈R∧t∈S} 3、差（Difference）： R S = { t | t∈R∧t∈S} 4、笛卡尔积（广义）： R S = { trts | tr ∈ R ∧ ts ∈ S}
2016/9/29
数据库系统
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第二章 3、连接（Join） R
R中属性
关系数据库
S ：从两个关系的笛卡尔积中选取属性间 A B 满足条件A B的元组。 连接是同时处理 多个关系的 重要运算
S中属性 比较运算符
说明： R
2016/9/29
S = （RS） A B A B
S
当为等号且A、B两属性相同时，称为自然连接，
2016/9/29 数据库系统
SC：S# C# G
S1 S1 S1 S1 S2 S2 S2 S3 S3 S3 S4 S4 C1 C2 C3 C5 C1 C2 C4 C2 C3 C4 C1 C3 A A A B B C C B C B B A
关系数据库
本章要求：
1、掌握关系、关系模式、关系数据库等基本概念 2、掌握关系的三类完整性的含义 3、掌握关系代数运算 本章内容： §1 关系模型的基本概念 §2 RDBS的数据操纵语言：关系代数 §3 RDBS的数据操纵语言：关系演算语言 返回
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第二章
关系数据库
§2 RDBS的数据操纵语言：关系代数 关系代数的运算对象是关系，运算结果也为关系。 其运算按运算符的不同可分为两类。 一、传统的集合运算 1、并（Union）： R S = { t | t∈R∨t∈S} 2、交（Intersection）：R S = { t | t∈R∧t∈S} 3、差（Difference）： R S = { t | t∈R∧t∈S} 4、笛卡尔积（广义）： R S = { trts | tr ∈ R ∧ ts ∈ S}
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第二章 3、连接（Join） R
R中属性
关系数据库
S ：从两个关系的笛卡尔积中选取属性间 A B 满足条件A B的元组。 连接是同时处理 多个关系的 重要运算
S中属性 比较运算符
说明： R
2016/9/29
S = （RS） A B A B
S
当为等号且A、B两属性相同时，称为自然连接，
2016/9/29 数据库系统
SC：S# C# G
S1 S1 S1 S1 S2 S2 S2 S3 S3 S3 S4 S4 C1 C2 C3 C5 C1 C2 C4 C2 C3 C4 C1 C3 A A A B B C C B C B B A
关系数据库的基本原理
第一章关系数据库基本原理第一节数据与数据库一、基本概念1．数据数据是人们用来反映客观世界而记录下来的可以鉴别的物理符号。
数据的概念不再仅是指狭义的数值数据，而是包括文字、声音、图形等一切能被计算机接收且能被处理的符号。
数据是事物特性的反映和描述，是符号的集合。
2．数据处理数据处理是对各种形式的数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。
数据是重要的资源，把收集到的大量数据经过加工、整理、转换，从中获取有价值的信息，数据处理正是指将数据转换成信息的过程。
3．数据管理数据处理的中心问题是数据管理。
数据管理是对数据的分类、组织、编码、储存、检索与维护。
4．数据库数据库是存储在一起的相互有联系的数据集合。
数据库是数据库系统的核心和管理对象。
数据库中的数据是集成的、共享的、最小冗余的、能为多种应用服务的。
5．数据库技术数据库技术是研究如何科学地组织和存储数据，如何高效地获取和处理数据。
6．数据库技术特点数据库技术特点是面向整体组织数据逻辑结构。
具有较高的数据和程序独立性，具有统一的数据控制功能（完整性控制、安全性控制、并发控制）。
二、数据库系统的组成数据库系统是管理大量的、持久的、可靠的、共享的数据的工具。
数据库系统由数据库、计算机设备和数据库管理系统（DataBase Management System，即DBMS）3部分组成。
1．数据库数据库是用来存储数据所用的空间，可以将数据库看成是一个存储数据的容器，但实际上数据库是由许多个文件组成的。
一个数据库系统中通常包含多个数据库，而每个数据库中又包含了一定数量的以一定格式存储的数据集合。
2．计算机设备计算机设备是指数据库管理系统是用来管理数据的软件，需要通过它进行数据的维护和管理。
三、数据库系统的发展1．人工管理阶段20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算。
硬件方面只有卡片、纸带、磁带等，没有可以直接访问、直接存取的外部存取设备。
软件方面也没有专门的管理数据的软件数据由出现自行携带，数据与程序不能独立，数据不能长期保存，如图1-1所示。
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2.5 数据库的设计方法
3．1:n联系到关系模型的转化 要转化1:n联系，需要在n方(即1对多关系的多方)实体表 中增加一个属性，将对方的关键字作为外部关键字处理即可。
学号
姓名
班号
年级
学生 n
民族
出生年 月
属于
1
班级
系
名称
专业
图2-5 1:n关系到关系模型的转化
14
2.5 数据库的设计方法
如图2-5所示，“班级”与“学生”的联系是1:n的联系， 学生方是n方，对图2-5进行转化，得到关系模型：
2．元组 二维表的每一行在关系中称为元组(Tuple)。一行描述了 现实世界中的一个实体，或者描述了不同实体间的一种联系。 3．属性 二维表的每一列在关系中称为属性(Attribute)，每个属性 都有一个属性名，各个属性的取值称为属性值。每个属性有 一定的取值范围，称为值域。 4．关键字
关系中能惟一区分、确定不同元组的属性或属性组合， 称为该关系的一个关键字。关键字又称为键或码(Key)。
7
2.4 关系模型的完整性约束
实体完整性 所谓实体完整性，就是一个关系模型中的所有元组都是
惟一的，没有两个完全相同的元组，也就是一个二维表中没 有两个完全相同行，也称为行完整性。 域完整性
域完整性就是对表中列数据的规范，也称列完整性，用 于限制列的数据类型、格式以及取值范围。 参照完整性
当一个数据表中有外部关键字(即该列是另外一个表的关 键字)时，外部关键字列的所有值，都必须出现在其所对应 的表中，这就是参照完整性的含义 。 用户定义完整性
学习
n
课程
民族
出生 年月
成绩
学时数
图2-6 m:n关系到关系模型的转化
16
2.5 数据库的设计方法
图2-6描述的学生与课程的联系是m:n联系，将E-R图转化 为3个关系：
学生(学号，姓名，民族，出生年月) 课程(课程号，课程名，学时数) 学习(学号，课程号，成绩)
17
2.5 数据库的设计方法
5．多元联系到关系模型的转化 所谓多元联系，即是说该联系涉及两个以上的实体。 例如一个课程表，涉及班级、课程、教师、教室等4个实 体。转化时，应建立一个单独的关系表，将该联系所涉及的 全部实体的关键字作为该关系表的外部关键字，再加上适当 的其他属性，得到关系模式如下： 课程表(班号,课程号,教师号,教室号,周次)。
学生(学号,姓名,民族,出生年月,班号) 班级(班号,名称,年级,系,专业) 在学生表中增加“班级”中的关键字“班号”作为外部 关键字。
15
2.5 数据库的设计方法
4．m:n联系到关系模型的转化
一个m:n联系要单独建立一个关系模式，分别用两个实体 的关键字作为外部关键字。
学号
姓名
课程号
课程名
学生
m
第2章 关系数据库基本原理
1
本章内容
2.1 关系数据库概述
2.2 关系代数的基本原理 2.3 关系模式的分解
2.4 关系模型的完整性约束 2.5 数据库的设计方法
2
2.1 关系数据库概述
关系数据模型
数据模型的任务是描述现实世界中的实体及其联系。关系 数据模型就是采用一个有序数组描述实体及其属性，用这种 有序数组的集合描述一个实体集合，而采用定义在两个集合 上的关系反映不同实体间的联系。
8
2.5 数据库的设计方法
数据库设计过程 数据库设计过程一般包括： (1)需求分析 (2)概念设计 (3)逻辑设计 (4)物理设计 (5)实施与维护
9
2.5 数据库的设计方法
E-R模型及其到关系模型的转化
对问题进行分析
E-R模型
转化关系模型Fra bibliotek图2-2 E-R模型到关系模型的转化过程
1．独立实体到关系模型的转化 一个独立实体转化为一个关系模型(即一张关系表)，实体 码转化为关系表的关键属性，其他属性转化为关系表的属性， 注意根据实际对象属性情况确定关系属性的取值域。
领导
1
公司
电话
类型
图2-4 1:1 联系到关系模型的转化
12
2.5 数据库的设计方法
对图2-4模型转化为关系模型： 经理(姓名,民族,住址,出生年月,电话,名称) 公司(名称,注册地,类型,电话,姓名) 其中名称和姓名分别是“公司”和“经理”两个关系模 式的关键字，在“经理”和“公司”两个关系中，为了表明 两者间的联系，各自增加了对方的关键字作为外部关键字， 当两个表中出现下面的元组时，表明了张小辉是京广实业公 司的经理。 (张小辉,汉,北京前门大街156号,48,68705633,京广实业公 司) (京广实业公司,北京复兴门外大街278号,有限责 任,65783265,张小辉)
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表2-1 关系模型示例
部门 编号
D001
D001
D002
部门
员工
名称
编号
总经 理办
E001
总经 理办
E002
市场 部
E003
员工 姓名
钱达 理
东方 牧
郭文 斌
性 别
住址
男 号 东风路78
男
五一北路 25号
男
公司集体 宿舍
销售 D003 部
肖海 E004 燕
女
公司集体 宿舍
3
2.1 关系数据库概述
关系数据库基本概念 定义：关系数据库就是一些相关的二维表和其他数据库
对象的集合。 在这个定义中明确，关系数据库中的所有信息都存储在
二维表格中；一个关系数据库可能包含多个表；除了这种二 维表外，关系数据库还包含一些其他对象，如视图等。
关系模型的基本概念: 1．关系 一个关系就是一张二维表，通常将一个没有重复行、重 复列的二维表看成一个关系，每个关系都有一个关系名。
4
2.1 关系数据库概述
5
2.1 关系数据库概述
5．外部关键字 如果关系中某个属性或属性组合并非关键字，但却是另 一个关系的主关键字，则称此属性或属性组合为本关系的外 部关键字或外键(Foreign Key)。在关系数据库中，用外部关 键字表示两个表间的联系。
6
2.1 关系数据库概述
关系数据库基本特征 有坚实的理论基础 数据结构简单、易于理解 对用户提供了较全面的操作支持 得到了众多开发商的支持
10
2.5 数据库的设计方法
例：例如对于图2-3所示的学生实体，应将其转化为关系： 学生(学号,姓名,民族,籍贯) 其中下划线标注的属性表示关键字。
学号
学生
籍贯
姓名
民族
图2-3 学生实体的E-R图
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2.5 数据库的设计方法
2．1:1联系到关系模型的转化
姓名
民族
名称
注册地
住址
经理
1
出生年 月
电话
2.5 数据库的设计方法
3．1:n联系到关系模型的转化 要转化1:n联系，需要在n方(即1对多关系的多方)实体表 中增加一个属性，将对方的关键字作为外部关键字处理即可。
学号
姓名
班号
年级
学生 n
民族
出生年 月
属于
1
班级
系
名称
专业
图2-5 1:n关系到关系模型的转化
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2.5 数据库的设计方法
如图2-5所示，“班级”与“学生”的联系是1:n的联系， 学生方是n方，对图2-5进行转化，得到关系模型：
2．元组 二维表的每一行在关系中称为元组(Tuple)。一行描述了 现实世界中的一个实体，或者描述了不同实体间的一种联系。 3．属性 二维表的每一列在关系中称为属性(Attribute)，每个属性 都有一个属性名，各个属性的取值称为属性值。每个属性有 一定的取值范围，称为值域。 4．关键字
关系中能惟一区分、确定不同元组的属性或属性组合， 称为该关系的一个关键字。关键字又称为键或码(Key)。
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2.4 关系模型的完整性约束
实体完整性 所谓实体完整性，就是一个关系模型中的所有元组都是
惟一的，没有两个完全相同的元组，也就是一个二维表中没 有两个完全相同行，也称为行完整性。 域完整性
域完整性就是对表中列数据的规范，也称列完整性，用 于限制列的数据类型、格式以及取值范围。 参照完整性
当一个数据表中有外部关键字(即该列是另外一个表的关 键字)时，外部关键字列的所有值，都必须出现在其所对应 的表中，这就是参照完整性的含义 。 用户定义完整性
学习
n
课程
民族
出生 年月
成绩
学时数
图2-6 m:n关系到关系模型的转化
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2.5 数据库的设计方法
图2-6描述的学生与课程的联系是m:n联系，将E-R图转化 为3个关系：
学生(学号，姓名，民族，出生年月) 课程(课程号，课程名，学时数) 学习(学号，课程号，成绩)
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2.5 数据库的设计方法
5．多元联系到关系模型的转化 所谓多元联系，即是说该联系涉及两个以上的实体。 例如一个课程表，涉及班级、课程、教师、教室等4个实 体。转化时，应建立一个单独的关系表，将该联系所涉及的 全部实体的关键字作为该关系表的外部关键字，再加上适当 的其他属性，得到关系模式如下： 课程表(班号,课程号,教师号,教室号,周次)。
学生(学号,姓名,民族,出生年月,班号) 班级(班号,名称,年级,系,专业) 在学生表中增加“班级”中的关键字“班号”作为外部 关键字。
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2.5 数据库的设计方法
4．m:n联系到关系模型的转化
一个m:n联系要单独建立一个关系模式，分别用两个实体 的关键字作为外部关键字。
学号
姓名
课程号
课程名
学生
m
第2章 关系数据库基本原理
1
本章内容
2.1 关系数据库概述
2.2 关系代数的基本原理 2.3 关系模式的分解
2.4 关系模型的完整性约束 2.5 数据库的设计方法
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2.1 关系数据库概述
关系数据模型
数据模型的任务是描述现实世界中的实体及其联系。关系 数据模型就是采用一个有序数组描述实体及其属性，用这种 有序数组的集合描述一个实体集合，而采用定义在两个集合 上的关系反映不同实体间的联系。
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2.5 数据库的设计方法
数据库设计过程 数据库设计过程一般包括： (1)需求分析 (2)概念设计 (3)逻辑设计 (4)物理设计 (5)实施与维护
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2.5 数据库的设计方法
E-R模型及其到关系模型的转化
对问题进行分析
E-R模型
转化关系模型Fra bibliotek图2-2 E-R模型到关系模型的转化过程
1．独立实体到关系模型的转化 一个独立实体转化为一个关系模型(即一张关系表)，实体 码转化为关系表的关键属性，其他属性转化为关系表的属性， 注意根据实际对象属性情况确定关系属性的取值域。
领导
1
公司
电话
类型
图2-4 1:1 联系到关系模型的转化
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2.5 数据库的设计方法
对图2-4模型转化为关系模型： 经理(姓名,民族,住址,出生年月,电话,名称) 公司(名称,注册地,类型,电话,姓名) 其中名称和姓名分别是“公司”和“经理”两个关系模 式的关键字，在“经理”和“公司”两个关系中，为了表明 两者间的联系，各自增加了对方的关键字作为外部关键字， 当两个表中出现下面的元组时，表明了张小辉是京广实业公 司的经理。 (张小辉,汉,北京前门大街156号,48,68705633,京广实业公 司) (京广实业公司,北京复兴门外大街278号,有限责 任,65783265,张小辉)
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表2-1 关系模型示例
部门 编号
D001
D001
D002
部门
员工
名称
编号
总经 理办
E001
总经 理办
E002
市场 部
E003
员工 姓名
钱达 理
东方 牧
郭文 斌
性 别
住址
男 号 东风路78
男
五一北路 25号
男
公司集体 宿舍
销售 D003 部
肖海 E004 燕
女
公司集体 宿舍
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2.1 关系数据库概述
关系数据库基本概念 定义：关系数据库就是一些相关的二维表和其他数据库
对象的集合。 在这个定义中明确，关系数据库中的所有信息都存储在
二维表格中；一个关系数据库可能包含多个表；除了这种二 维表外，关系数据库还包含一些其他对象，如视图等。
关系模型的基本概念: 1．关系 一个关系就是一张二维表，通常将一个没有重复行、重 复列的二维表看成一个关系，每个关系都有一个关系名。
4
2.1 关系数据库概述
5
2.1 关系数据库概述
5．外部关键字 如果关系中某个属性或属性组合并非关键字，但却是另 一个关系的主关键字，则称此属性或属性组合为本关系的外 部关键字或外键(Foreign Key)。在关系数据库中，用外部关 键字表示两个表间的联系。
6
2.1 关系数据库概述
关系数据库基本特征 有坚实的理论基础 数据结构简单、易于理解 对用户提供了较全面的操作支持 得到了众多开发商的支持
10
2.5 数据库的设计方法
例：例如对于图2-3所示的学生实体，应将其转化为关系： 学生(学号,姓名,民族,籍贯) 其中下划线标注的属性表示关键字。
学号
学生
籍贯
姓名
民族
图2-3 学生实体的E-R图
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2.5 数据库的设计方法
2．1:1联系到关系模型的转化
姓名
民族
名称
注册地
住址
经理
1
出生年 月
电话