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1、 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 1数据库原理主讲：xxxxxx科技大学电信学院 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 2第二章 关系数据库n关系模型概述n关系数据结构及形式化定义n关系的完整性n关系代数n关系演算 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 3关系模型简史nE.F.Codd的论文” A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks”, Communication of the ACM, （1970年）nIBM在加里福利亚的San Jose研究所开发的 实验性关系数据库管理系统Sys
2、tem R （1976 年）n加州大学伯克利分校开发的INGRES（交互 式图形检索系统）项目 （1976年）nIBM在Peterlee的科研中心所开发的Peterlee 关系测试工具（1976年）n上世纪80-90年代，涌现了几百个关系数据库 管理系统 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 42.1 关系模型概述n单一的数据结构-关系F 任何一个关系数据库都是由若干张互相关联的表组成F 关系模式和关系n关系操作F 查询操作：选择、投影、连接、除、并、交、差F 更新操作：增加、删除、修改F 关系操作的特点是集合操作方式n关系的三类完整性约束F 实体完整性、参照完整性和用户定义的完整
3、性 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 52.2关系数据结构及形式化定义n关系的定义及基本术语n关系模式n关系数据库 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 6关系的定义关系是一个元数为k(k1)的元组集合。 即关系由若干个元组组成，每一元组 有k个属性值。n无限关系：一个关系的元组个数是无限 的n有限关系：一个关系的元组个数是有限 的 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 7关系的形式化定义n域(Domain)F 一组具有相同数据类型的值的集合。F 每个属性有一个允许的值的集合称为该属性的域。n笛卡儿积(Cartesian Product)FD1 D2 D
4、n= (d1,d2, ,dn)| di Di , i=1,2, ,nF (d1,d2, ,dn)叫做一个n元组(n-tuple)，或简称元组Fdi 叫做一个分量(Component)nD1 D2 Dn的子集叫做在域D1, D2 , , Dn上 的关系，表示为R(D1,D2 , ,Dn)。即:将关系定 义为一系列域上的笛卡尔集的子集。 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 8关系的基本术语关系模型（relational model） 用二维表格结构表示实体类型，外键表示实体间 联系的模型称为关系模型。 属性（指字段、数据项） 属性值、属性的值域DOM（A）（指字段值、字段的 值域）
5、元组 （指记录） 关系模式 （指记录类型） 关系或实例（指纪录的集合） 元数（指关系中属性的个数） 基数（指关系中元组的个数） Spring, 2010 ZhaoHaixia. 9学号姓名 年龄 籍贯 性别9801李容 20江苏 女9802王三 19山东 男9803张海 19湖北 男属性（列 ）元组（ 行）属性名学生登记表关系整数字符串16,17 .字符串男 女域. 元数基数基本术语基本术语 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 10基本术语键（码）键（码）n超键（super key） ：在一个关系中，能唯一标识元 组的属性集称为关系模式的超键；n候选键（candidate key
6、） ：如果一个属性集能唯一 标识元组，且又不含有多余属性，则该属性集称为 候选键；候选关键字必为超关键字，反之不一定成 立n主键（primary key） ：关系模式中用户正在使用的 候选键称为主键；n外键（foreign key）：如果关系R中某属性集是其它 模式的主键，则该属性集对模式R而言是外键。 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 11基本术语n主属性 F指主键的诸属性n非码属性 F不包含在任何候选码中的属性 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 12基本术语三类关系n基本关系（基本表或基表） F 实际存在的表，是实际存储数据的逻辑表示n查询表 F 查询结果对
7、应的表n视图表 F 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 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 13基本关系的6个性质列是同质的F 每一列中的分量是同一类型的数据，来自同一个域 不同的列可出自同一个域F 其中的每一列称为一个属性 F 不同的属性要给予不同的属性名 列的顺序无所谓 F 遵循这一性质的数据库产品(如ORACLE)，增加新属性 时，永远是插至最后一列但也有许多关系数据库产品没有遵 循这一性质，例如FoxPro仍然区分了属性顺序 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 14基本关系的6个性质任意两个元组不能完全相同 F 由笛卡尔积的性质决定
8、 F 但许多关系数据库产品没有遵循这一性质（ Oracle，FoxPro ） 行的顺序无所谓 F 遵循这一性质的数据库产品(如ORACLE)，插 入一个元组时永远插至最后一行 F 但也有许多关系数据库产品没有遵循这一性质 ，例如FoxPro仍然区分了元组的顺序 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 15基本关系的6个性质分量必须取原子值 F每一个分量都必须是不可分的数据项 F这是规范条件中最基本的一条 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 162.2.2关系模式和关系n关系模式 F 对关系的描述 F 静态的、稳定的n关系 F 关系模式在某一时刻的状态或内容 F 动态的、
9、随时间不断变化的n关系模式和关系往往统称为关系 F 通过上下文加以区别 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 17关系模式的定义n关系的描述称为关系模式(Relation Schema)n关系模式形式化地表示为：R ( U , D , dom , F )R为关系名属性名集合属性所来自的域属性向域的映象集合属性间数据的依赖关系 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 18关系模式举例S#SNAMEAGESEXSCSCGRADEC#CNAMETEACHERMN表示学生实体 类型和课程实体类 型间多对多关系的 ER图 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 19关系模
10、式举例学生关系模式 S（S#, SNAME, AGE, SEX）学生课程关系描述 SC(S#, C#, GRADE)课程关系模式 C(C#, CNAME, TEACHER)S#SNAMEAGE SEXS# C#GRADEC#CNAMETEACHERSSCC Spring, 2010 ZhaoHaixia. 20子模式举例n子模式是用户用到的那部分数据。除了用户用到的 数据外，还应指出数据与概念模式中相应数据的关 系。S#SNAMEAGESEX S256Wang21FS# C# GRADE S256C580GSSC成绩子模式 G(S#, SNAME, C#, GRADE)S#SNAME C# G
11、RADE S256WangC580 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 21关系模式小结n关系模型遵循数据库的三级体系结构： 存储模式、模式和子模式n模式就是关系模式的集合n从实体联系模型转化为模式n关系模式是用数据定义语言DDL定义的 ，定义包括：模式名、属性名、值域名 和模式的主键 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 222.2.3关系数据库n关系数据库F 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n关系数据库也有型和值之分F 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
12、式F 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 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 232.3关系的完整性规则n完整约束条件是数据模型的一个重要组 成部分，它保证数据库中数据与现实世 界的一致性n考虑属性的取值、主关键字以及诸关系 属性之间的一些制约n此外许多系统支持数据库设计者说明特 殊的约束以及违反约束时的处理过程 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 242.3 关系模型的三类完整性规则n实体完整性：元组在组成主键的属性上 不能有空值；n参照完整性（引用完整性）：不允许引 用不存在的元组。n 用户定义的完整性（域完整性）其中
13、：前二者是关系模型必须满足的完整 性约束条件，是关系的两个不变性，应 当有关系系统自动满足。 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 25实体完整性实体完整性(Entity Integrity)(Entity Integrity)若属性A是基本关系R的主键，则属性A 不能取空值 例如： 选修（学号，课程号，成绩） 人（身份证号，姓名，家庭住址，出生日期，.） 实体应该是可区分的，主键是区分实体 的唯一性标识，因此不能为空（即不能 不知道）。 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 26参照完整性参照完整性(Referential (Referential Integrity
14、)Integrity)设F是基本关系R的一个或一组属性，但 不是关系R的主键。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).S(sno,name,age,sex,deptno), D(deptno,deptname) S(sno,name,age), C(cno,cname), SC(sno,cno,grade) 外键或者取空值，或者取参照关系中的 主键值 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 27参照完整性参照完整性形式定义：如果属性集K是关系模式R1 的主键， K也是关系模式R2的外键，那 末在R2的关系中K的取值只允许两种可 能：
15、 空值； 等于R1的关系中某个元 组的K值。用于保证关系的有效性，并保证在输入 、编辑或删除数据时数据库是完整的。 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 28用户定义完整性用户定义完整性(User-defined (User-defined Integrity)Integrity)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。它反映某一具体应 用所涉及的数据必须满足的语义要求。例如：某个属性必须取唯一值，某些属 性值之间应满足一定的函数关系，某个 属性的取值范围等等。 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 29关系模型的优点n关系模型提供单一的数据结构形式，具
16、有高度的简明性和精确性；n关系模型的逻辑结构和相应的操作完全 独立于数据存储方式，具有高度的数据 独立性；n关系模型使数据库的研究建立在比较坚 实的数学基础上。 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 30本讲简要总结目的与要求：掌握关系模型有关术语 、关键字和完整性约束的概念；理解基本关系的6条性质 授课重点：关系的定义、关系模式、 候选关键字、关系的完整约束等 授课难点：侯选关键字、引用完整性 约束 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 312.4 关系代数（Relational Algebra）n关系查询语言n关系代数的基本操作n关系代数的其它操作n扩充的关系代数操作 Spring, 2010 ZhaoHaixia. 32关系查询语
