[计算机软件及应用]2 关系数据库课件

《[计算机软件及应用]2 关系数据库课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[计算机软件及应用]2 关系数据库课件（100页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第二章 关系数据库,主要内容,关系数据库概述 关系数据结构 关系的完整性 关系代数 传统的集合运算 专门的集合运算 关系演算 关系数据库管理系统,关系数据库概述,关系数据库系统：是支持关系模型的数据库系统。 关系模型：由数据结构、关系操作集合和完整性约束三部分组成。,单一数据结构,课程（课程号，课程名，学分） 学生（学号，姓名，所在系） 选修（课程号，学号，成绩）, 在关系模式中，实体和实体之间的联系均用关系表示； 在用户看来，关系就是二维表格。,关系操作,查询(Query) 选择（Select） 投影（Project） 连接（Join） 除（Divide） 并（Union） 交（Inters

2、ection） 差（Difference） 更新（Renew） 增加（Insert） 删除（Delete） 修改（Update）,关系数据语言,关系语言是高度非过程化的语言。 关系代数、关系演算均为抽象的查询语言，与具体的DBMS不完全一样。,关系数据库概述,关系的完整性约束条件,实体完整性,关系模型必须满足的完整性约束条件,参照完整性,用户定义的完整性：针对某一具体数据库的约束条件 反映某一具体应用所设计的数据 必须满足的语义要求。,（关系系统自动支持）,主要内容,关系数据库概述 关系数据结构 关系的完整性 关系代数 传统的集合运算 专门的集合运算 关系演算 关系数据库管理系统,关系数据结构

3、,关系模型建立在集合代数的基础上，从集合论的角度给出关系数据结构的形式化定义： 域（Domain） 定义：是一组具有相同数据类型的值的集合 基数：元组的个数 理解：表格中的一个列。 举例： 学号：第1位数是“S”，表示学生，2-3两位数是入学年号，4-6三位数是序号。 年龄：大于0小于200的整数。 性别：男、女 成绩：0100的整数,关系数据结构,笛卡尔积（Cartesian Product） 定义：给定一组域D1，D2，Dn，这些域中可以有相同的。D1，D2，Dn的笛卡尔积为： D1D2Dn(d1，d2，dn)diDi，i1,2,n 说明： 每一个元素(d1，d2，dn)叫作一个n元组(n

4、-tuple)，或简称为元组(Tuple)。 元素中的每一个值di叫作一个分量(Component)。 若Di(i1，2，n)为有限集，其基数(Cardinal number)为mi(i1，2，n)，则D1D2Dn的基数M为：,习题,若D1=a1,a2,a3,D2=1,2,3,则D1D2集合中共有元组_个. A.6 B.8 C.9D.12 答:两个关系笛卡尔积中元组的个数为两个关系中元组个数的乘积.本题答案为C,关系数据结构,关系（Relation） 定义：D1D2Dn的子集叫作在域D1、D2、Dn上的关系，表示为： R(D1，D2，Dn) 这里R表示关系的名字，n是关系的目或度(Degree

5、)。 举例：一个导师只有一个专业，一个学生只能有一个导师，一个导师可以指导多个学生，如图,关系数据结构,理解： 关系中的每个元素是关系中的元组，通常用t表示。 关系是笛卡积的子集，所以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。,域与属性的区别与联系,关系数据结构, 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)。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

6、attribute)。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-key)。 不包含在任何侯选码中的属性称为非码属性(Non-key attribute)。,主码由多个属性组成,主码由所有属性组成（全码）,关系数据结构,关系的三种类型 三种类型：基本表（或基表）、查询表和视图表。 基本表：实际存在的表，它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。 基本表应该具有的性质：,关系性质1同质的列,关系性质2不同的属性名,姓名2 曾用名,关系性质3属性无序,关系性质4元组不重复,关系性

7、质5元组无序,关系性质6分量是原子,非规范化关系,规范化关系,关系数据结构,回顾 在关系数据库，关系模式是型，关系是值。 关系是关系模式在某一时刻的状态或内容。 关系模式是静态的、稳定的，而关系是动态的、随时间不断变化的。 关系实质上是一张二维表，表的每一行为一个元组，每一列为一个属性。因此，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象关系。,？,关系与普通表格、文件有什么区别？ 答：与表格、文件相比，关系有下列3个不同点： 在数据库范围内，关系的每个属性值是不可分解的； 关系中不允许出现重复元组； 由于关系是一个集合，因此不考虑元组的顺序

8、。,关系数据结构,关系模式(Relation Schema) 定义：对关系的描述。一个关系模式应当是一个五元组。它可以形式化地表示为： R(U, D, DOM, F)。 R关系名， U为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属性间数据的依赖关系集合。 举例：如图中的关系模式为 R(U, D, DOM, F) R学生情况表， U班级，最好学生，最差学生， D班级，学生， DOM班级-班级，学生-最好学生，学生-最差学生， F最好学生最差学生。,关系数据结构,关系数据库 定义：在一个给定的应用领域中，所有实体及实体之间的联系的关系的集合构成一个关系数

9、据库。 理解： 在关系数据库中，实体以及实体间的联系都是用关系来表示的。 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。 注：依据上下文进行区分。 举例：导师实体、研究生实体、导师与研究生之间一对多联系的实体。,习题,在通常情况下，下面的关系中不可以作为关系数据库的关系是 。 A. R1（学生号，学生名，性别） B. R2（学生号，学生名，班级号） C. R3（学生号，学生名，宿舍号） D. R4（学生号，学生名，简历） 答：关系必须是规范化

10、的，即关系中的每个属性都是最小的不可再分的，而R4关系中的“简历”属性可以再分。本题答案为D。,主要内容,关系数据库概述 关系数据结构 关系的完整性 关系代数 传统的集合运算 专门的集合运算 关系演算 关系数据库管理系统,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。 包括三类完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性,关系的完整性,实体完整性(Entity Integrity) 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。 理解： 实体完整性是针对基本表而言的，一个基本表通常对应现实世界的一个实体集。如：学生关系对应于学生的集合。 现实世界中的实体是可区分的

11、，即它们应该具有唯一性标识。相应地，关系模型中以主码作为唯一性标识。 主码中的属性（即主属性）不能取空值，不仅是主码整体，而是所有主属性均不能为空。反过来，若主属性为空值，说明该实体不完整，即违背了实体完整性。 举例：学生成绩表中，姓名和课程不能有一个为空或都为空。,关系的完整性,参照完整性 (Referential Integrity) 外码 定义：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(Foreign key)，并称基本关系R为参照关系(Referencing relation)，基本关系S为被参照关系(Refere

12、nced relation)或目标关系(Target relation)。关系R和S不一定是不同的关系。 理解：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。 举例：学生实体与专业实体的关系。,关系的完整性,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。 此外，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。 关系数据

13、库系统一般包括如下几种用户定义的完整性约束： 空值（是否允许为空）； 唯一性； 取值范围； 缺省值； 属性间函数依赖关系。,习题,根据关系模式的完整性规则，一个关系中的“主码” 。 A.不能有两个 B.不能成为另一个关系的外码 C.不允许为空 D.可以取值 答：一个关系中的“主码”不能为空。本题答案为C。,有关系:R(A,B,C)主码=A S(D,A)主码=D,外码=A,参照于R的属性A 关系R和S的元组如图2.5所示. 指出关系S中违反关系完整性规则的元组是_ A.(1,2) B.(2,NULL) C.(3,3) D.(4,1) 答:很明显,属性A是关系S的外码,它参照的是关系R中的主码A,

14、按照参照完整性规则,外码上的值只能是空值,或者为它所参照的关系R中主码A上的某个值.本题答案为C.,习题,主要内容,关系数据库概述 关系数据结构 关系的完整性 关系代数 传统的集合运算 专门的集合运算 关系演算 关系数据库管理系统,关系代数,关系代数是一种抽象的查询语言，是关系数据操纵语言的一种传统表达方式，它是用对关系的运算来表达查询的。 关系代数的运算对象是关系，运算结果亦为关系。 关系代数的运算分为两类：集合运算和专门的关系运算。 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，如下图所示。 集合运算将关系看成元组的集合，其运算是从关系的“水平”方向即

15、行的角度来进行的。 专门的关系运算不仅涉及行而且涉及列。 比较运算符和逻辑运算符是用来辅助专门的关系运算符进行操作的。,传统的集合运算,传统的集合运算是二目运算，包括四种运算：并、差、交、广义笛卡尔积。 并(Union) 定义：设关系R和关系S具有相同的目n（即两个关系都有n个属性），且相应的属性取自同一个域，则关系R与关系S的并由属于R或属于S的元组组成。其结果关系仍为n目关系。记作： R S =t tR tS 理解：首先选择R中的所有元组，然后选择S中不属于R的元组。 举例：如图 (c),传统的集合运算,差(Difference) 定义：设关系R和关系S具有相同的目n，且相应的属性取自同一

16、个域，则关系R与关系S的差由属于R而不属于S的所有元组组成。其结果关系仍为n目关系。记作： RS =ttR tS 举例：如图 (d) 交(Intersection) 定义：设关系R和关系S具有相同的目n，且相应的属性取自同一个域，则关系R与关系S的交由既属于R又属于S的元组组成。其结果关系仍为n目关系。记作： RS =ttR tS 举例：如图 (e),习题,有两个关系R和S，分别包含15个和10个元组，那么在RS,R-S,RS中不可能出现的元组数目情况是_。 A.15，5，10 B.18，7，7 C.21，11，4 D.25，15，0 答： 答案A的情形：若RS为10个元组，那么RS为15个元组，R-S为5个元组是正确的。 答案B的情形：若RS为7个元组，那么RS应为18个元组，R-S应为8个元组 答案C的情形：若RS为4个元组，那么RS为21个元组，R-S为11个元组。 答案D的情形：若RS为0个元组，那么RS为25个元组，R-S为15个元组。 本题答案为B。