Ch02-关系数据库及数据库设计

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1、1张蕾网络数据库开发技术网络数据库开发技术2关系数据库关系数据库 n关系数据结构及形式化定义n关系操作n关系的完整性数据库的设计数据库的设计 n数据库设计方法 n概念结构设计 n逻辑结构设计 3关系数据库简介关系数据库简介n提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.Codd1970年提出关系数据模型E.F.Codd, “A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks”, Communication of the ACM,1970之后，提出了关系代数和关系演算的概念1972年提出了关系的第一、第二、第三范式1974年提出了关系的BC范式

2、42.1 2.1 关系数据结构及形式化定义关系数据结构及形式化定义2.1.1 关系2.1.2 关系模式2.1.3 关系数据库52.1.12.1.1 关系关系n域（Domain）n笛卡尔积（Cartesian Product）n关系（Relation）6域（域（DomainDomain）n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.7笛卡尔积（笛卡尔积（Cartesian ProductCartesian Product）给定三组数据（三个域）：姓名：张三，李四，王五性别：男，女班级：网络0601，网络06021.姓 名1.性 别1.班级

3、1.张 三1.男1.网络 0701 1.张 三1.男1.网络 0702 1.张 三1.女1.网络 0701 1.张 三1.女1.网络 0702 1.李 四1.男1.网络 0701 1.李 四1.男1.网络 0702 1.李 四1.女1.网络 0701 1.李 四1.女1.网络 0702 1.王 五1.男1.网络 0701 1.王 五1.男1.网络 0702 1.王 五1.女1.网络 0701 1.王 五1.女1.网络 0702（姓名，性别，班级 ）所有可能组合此表即称为姓名 、性别、班级这 三个域的笛卡尔 积8笛卡尔积笛卡尔积n笛卡尔积给定一组域D1，D2，Dn，这些域中可以有相同的。D1，D

4、2，Dn的笛卡尔积为：D1D2Dn （d1，d2，dn）diDi，i1，2，n所有域的所有取值的一个组合不能重复9笛卡尔积笛卡尔积( (续续) )n 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(Tuple)(甲，计算机专业，0101)、(乙，计算机专业，0102) 等都是元组n分量（Component）笛卡尔积元素（d1，d2，dn）中的每一个值di叫作 一个分量甲，乙，计算机专业，0101，0102等都是分量 10笛卡尔积笛卡尔积( (续续) )n基数（Cardinal number）若Di（i1，2，n）为有限集，其基数为mi（i

5、1，2，n），则D1D2Dn的基数M为：笛卡尔积元素个数111.姓 名1.性 别1.班级1.张 三1.男1.网络 0701 1.张 三1.男1.网络 0702 1.张 三1.女1.网络 0701 1.张 三1.女1.网络 0702 1.李 四1.男1.网络 0701 1.李 四1.男1.网络 0702 1.李 四1.女1.网络 0701 1.李 四1.女1.网络 0702 1.王 五1.男1.网络 0701 1.王 五1.男1.网络 0702 1.王 五1.女1.网络 0701 1.王 五1.女1.网络 07021.姓 名1.性 别1.班级1.张 三1.男1.网络 0701 1.李 四1.男1

6、.网络 0702 1.王 五1.女1.网络 07021.姓 名1.性 别1.班级1.张 三1.女1.网络 0701 1.李 四1.女1.网络 0702 1.王 五1.男1.网络 0701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12关系（关系（RelationRelation）1) 关系D1D2Dn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）单元关系：n=1，二元关系：n=22) 元组关系中的每个元素是关系中的元组，通常用t表示。13关系（续）关系（续）4) 关系的表示关系也是一个二

7、维表，表的每行对应一个元组，表 的每列对应一个域1.姓名1.性别1.班级1.张三1.男1.网络07011.李四1.女1.网络07011.王五1.女1.网络070214关系（续）关系（续）5)属性n关系中不同列可以对应相同的域n为了加以区分，必须对每列起一个名字，称为属性 （Attribute）nn目关系必有n个属性15关系（续）关系（续）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简单的情况：候选码只包含一个属性全码（All-key）最极端的情况：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）思考：笛

8、卡尔积有没有码？16关系（续）关系（续）码(续)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）主属性候选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主属性（ Non-Prime attribute）或非码属性（Non-key attribute） 17关系（续）关系（续）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18关系（续）关系（续）8)基本关系的性质 列是同质的（Homogeneous） 不同的列可出

9、自同一个域n其中的每一列称为一个属性n不同的属性要给予不同的属性名 列的顺序无所谓,，列的次序可以任意交换 任意两个元组的候选码不能相同 行的顺序无所谓，行的次序可以任意交换19基本关系的性质基本关系的性质( (续续) ) 分量必须取原子值这是规范条件中最基本的一条非规范化关系202.1 2.1 关系数据结构关系数据结构2.1.1 关系2.1.2 关系模式2.1.3 关系数据库212.1.2 2.1.2 关系模式关系模式n什么是关系模式n定义关系模式n关系模式与关系221 1什么是关系模式什么是关系模式n关系模式（Relation Schema）是型n关系是值n关系模式是对关系的描述元组集合的

10、结构属性构成属性构成属性来自的域属性来自的域 属性与域之间的映象关系属性与域之间的映象关系元组语义以及完整性约束条件属性间的数据依赖关系集合232 2定义关系模式定义关系模式n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 n通常可以简记为R (U) 或 R (A1，A2，An) R: 关系名 A1，A2，An : 属性名 n域名及属性向域的映象常常直接说明为属性的类型、长度 242.1 2.1 关系数据结构关系数据结构2.1.1 关系2.1.2 关系模式2.1

11、.3 关系数据库252.1.3 2.1.3 关系数据库关系数据库n关系数据库在一个给定的应用领域中，所有关系的集合构成一个关系数据库n关系数据库的型与值262. 2. 关系数据库的型与值关系数据库的型与值n关系数据库的型: 关系数据库模式对关系数据库的描述。n关系数据库模式包括若干域的定义在这些域上定义的若干关系模式n关系数据库的值: 关系模式在某一时刻对应的关系的集合，简称为关系数据库27关系数据库关系数据库n2.1 关系模型概述n2.2 关系操作n2.3 关系的完整性282.2.12.2.1基本关系操作基本关系操作n 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

12、、修改查询的表达能力是其中最主要的部分选择、投影、并、差、笛卡尔积是5种基本操作n 关系操作的特点集合操作方式：操作的对象和结果都是集合，一次一 集合的方式292.2.2 2.2.2 关系数据库语言的分类关系数据库语言的分类n 关系代数语言用对关系的运算来表达查询要求代表：ISBLn关系演算语言：用谓词来表达查询要求元组关系演算语言域关系演算语言 n具有关系代数和关系演算双重特点的语言代表：SQL（Structured Query Language） 30关系数据库关系数据库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312.3 2.3 关系的完整性关系的完整性2.3.

13、1 关系的三类完整性约束2.3.2 实体完整性2.3.3 参照完整性2.3.4 用户定义的完整性322.3.1 2.3.1 关系的三类完整性约束关系的三类完整性约束n实体完整性和参照完整性：关系模型必须满足的完整性约束条件称为关系的两个不变性，应该由关系系统自动支持n用户定义的完整性：应用领域需要遵循的约束条件，体现了具体领域中的语义约束 332.3 2.3 关系的完整性关系的完整性2.3.1关系的三类完整性约束2.3.2 实体完整性2.3.3 参照完整性2.3.4 用户定义的完整性342.3.2 2.3.2 实体完整性实体完整性规则2.1 实体完整性规则（Entity Integrity）若

14、属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值 1.学 号1.姓 名1.性 别1.班级1.00 11.张 三1.男1.网络 0701 1.00 21.李 四1.女1.网络 0701 1.00 31.王 五1.女1.网络 07021.学号1.选修课 程号1.成绩1.0011.C11.901.0011.C21.0011.C31.781.0021.C11.801.0021.C31.601.0031.C2 1.课程号1.课程名 称 1.C11.操作系 统 1.C21.数据库1.C31.网络原 理352.32.3关系的完整性关系的完整性2.3.1关系的三类完整性约束2.3.2 实体完整性2.3.3 参照

15、完整性2.3.4 用户定义的完整性362.3.3 2.3.3 参照完整性参照完整性1. 关系间的引用2. 外码3. 参照完整性规则371. 1. 关系间的引用关系间的引用n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。n例：学生、课程、学生与课程之间的多对多联系学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄）课程（课程号，课程名，学分）选修（学号，课程号，成绩）382 2外码（外码（Foreign KeyForeign Key）n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n基本关系R称为参照关系（Referencing Relation）n基本关系S称为被参照关系（Referenced Relation）或目标关系（Target Relation）39外码外码( (续续) )n学生选课例子中：选修关系的“学号” 与学生关系的主码“学号”相对应选修关系的“课程号”与课程关系的主码“课程号”相 对应n“学号”和“课程号”是选修关系的外码学生关系和课程关系均为被参照关系选修关系为参照关系 40外码外码( (续续) )n关系R和S不一定是不同的关系n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n外