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1、第2章关系数据库的 基本理论,本章的重要概念,关系、属性、域、元组、主关键字、外键、关系模型、索引、视图、投影、选择、连接、笛卡儿乘积、除、并、交、差、基本表,本章的重要知识点,（1）关系模型的构成及关系模型的完整性 （2）如何利用SQL语言定义、修改、删除表、视图、索引等 （3）如何用关系代数表达式来表达实际查询问题 （4）对给定一个关系代数表达式如何用SQL语句进行描述 （5）如何利用SQL的SELECT完成数据的查询 （6）如何利用SQL的UPDATE、INSETER完成数据的修改、插入操作 （7）存储过程的概念及优点,2.1关系数据库,域是一组具有相同数据类型的值的集合。也称为值域，记
2、为D。域中所包含的值的个数称为域的基数，记为m。在关系数据库中用域表示属性的取值范围。 给定一组域D1，D2，Dn，这些域中可以有相同的部分，则D1，D2，Dn的笛卡尔积定义为： D1D2Dn（d1，d2，dn）diDi，i1，2，n,2.1.1关系模型的数据结构,D1D2Dn的子集叫作在域D1、D2、Dn上的关系，用R（D1，D2 ，Dn）表示。这里R表示关系的名字，n是关系的目或度，也称为元数。 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。,2.1.1关系模型的数据结构,关系可以有三种类
3、型：基本关系（也称为基本表或基表，一个基本表对应于关系型数据库中的一个关系）、查询表和视图表。基本表是实际存在的表，他是实际存储数据的逻辑表示。查询表是查询结果对应的表。视图表是由基本表或其他视图表导出的表，是虚表。,2.1.1关系模型的数据结构,关系数据库中的关系具有以下六条性质： 列是同质的，即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，称其中的每一列为一个属性，不同的属性要给予不同的属性名； 列的顺序无所谓，即列的次序可以任意交换； 任意两个元组不能完全相同。 行的顺序无所谓，即行的次序可以任意交换； 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。,2
4、.1.1关系模型的数据结构,一个命名关系的属性名序列或关系的描述称为关系模式。可以形式化地表示为：R（U，D，DOM，F） 由于D和DOM对模式设计关系不大，因此关系模式通常被看作是一个二元组：RU，F。 如果一个关系名R，并有属性名列A1，A2，An。则关系模式通常可以简记为：R（A1，A2，A n）。而域名及属性向域的映象常常被说明为属性的类型、长度。,2.1.1关系模型的数据结构,2.1.2关系模型的完整性,完整性是指对数据逻辑正确性的判断，他关系到某种状态是否为语义所允许。完整性可以分为两大类：一类是与数据模型有关的；一类是现实世界固有的，他是数据合理性的补充说明。 就关系模型而言，关
5、系模型的完整性是指对关系的某种约束条件。主要有：实体完整性约束，即对主键约束；参照完整性约束，即外键约束；用户定义的完整性。,2.1.2关系模型的完整性,实体完整性规则为：若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值。 参照完整性规则为：若属性（或属性组）F是基本关系R的外键，他与基本关系S的主键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： （1）或者取空值（F的每个属性值均为空值）； （2）或者等于S中某个元组的主键值。 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，他反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。,2.2关系代数,关系代
6、数是一种抽象的查询语言，是关系数据操纵语言的一种表达方式。如同数字运算的对象和结果都是数字一样，关系代数运算的对象和结果都是关系。 关系运算符可以分为集合运算符、专门的关系运算符、算术比较符和逻辑运算符四大类,2.2.1传统的集合运算,并运算：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的并是由属于R或属于S的元组组成的集合，其结果关系仍为n目关系。记作： RUS=t|tRtS 差运算：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的差是由属于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=t|
7、tRtS,2.2.1传统的集合运算,交运算：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的交是由既属于R又属于S的元组组成。其结果关系仍为n目关系。记作： RS=t|tRtS 广义笛卡尔积：假设关系R和S的元组分别为n目和m目，则关系R和S的广义笛卡尔积是一个（n+m）列的元组的集合。元组的前n列是关系R的一个元组，后m列是关系S的一个元组。若R有k1个元组，S有k2个元组，则关系R和关系S的广义笛卡尔积有k1k2个元组。记作： RS=t|t=（tn，tm）tnRtmS,【例】设有两个关系R和S，且他们具有相同的关系模式，求关系R和S的并集。,【例】设有两个关系R
8、和S，且他们具有相同的关系模式，求关系R和S的差集 。,【例】设有两个关系R和S，且他们具有相同的关系模式，求关系R和S的交集 。,【例】设有两个关系R和S，且他们具有相同的关系模式，求关系R和S的广义笛卡尔积 。,2.2.2专门的关系运算,选择：依据关系R中的某些条件对关系R进行水平分割，即在关系R中选择满足给定条件的元组。记作： F（R）=t|tRF（t）=“真” 投影：投影就是从关系R中选择出若干属性列形成新的关系，即对关系R进行垂直的分割，去掉某些列，保留指定的列，其结果关系是列的子集。记作： A（R）=tA|tR,2.2.2专门的关系运算,连接：连接（也称为连接）是从两个关系的笛卡尔
9、积中选取属性值满足一定条件的元组。记作： 连接运算中最为重要连接运算是：等值连接和自然连接,2.2.2专门的关系运算,等值连接：就是下式中为“”的连接运算 记作：,2.2.2专门的关系运算,自然连接：是一种特殊的等值连接，他要求参与运算的两个关系在同名属性域上有相同的值，并且要在结果中把重复的属性去掉。即若R和S具有相同的属性组B，则自然连接可记作：,2.2.2专门的关系运算,自然连接与等值连接的区别是： 在做自然连接的两个关系中，要求值相等的属性名也必须相等，而在等值连接中不要求值相等的属性名相等。 在自然连接的结果中，去掉重复的属性名，而在等值连接的结果中不要求去掉重复的属性名。,2.2.
10、2专门的关系运算,对关系R和S进行连接运算的步骤为： 计算笛卡尔积RS； 从RS中选择那些满足AB的元组，即是要求的结果,2.2.2专门的关系运算,对关系R和S进行自然连接运算的步骤为： 计算关系R和S的笛卡尔积RS； 从RS中选择那些公共属性如A的数值相同（R.A = S.A）的元组。此时我们拥有一个包含属性A两次的表； 去掉SA，将留下来的RA改为A后，就是所要的结果。,2.2.2专门的关系运算,除：设给定关系R（X，Y）和S（Y，Z），其中X，Y，Z为属性组。R中的Y与S中的Y可以有不同的属性名，但必须出自相同的域集。R与S的除运算得到一个新的关系P（X），P是R中满足下列条件的元组在X
11、属性列上的投影：元组在X上分量值x的象集Yx包含S在Y上投影的集合。记作：,2.2.2专门的关系运算,求RS的操作步骤为： 将被除关系R的属性分为象集属性Y和结果属性X两部分，其中象集属性Y是除关系S中的全部属性的集合； 在除关系X中，对与被除关系相同的象集属性进行投影，得到除目标数据集； 将被除关系分组，分组原则是：结果属性值一样的元组分为一组； 对中所得每一个组，如果他的象集属性值中包括除目标数据集，则对应的结果属性值应属于该除法运算结果集。,【例】设有关系R和S，计算RS。,（1）计算笛卡儿乘积RS,（2）选择R.C=S.C（RS ),（3）删除重复的列SC，并将留下来的RC改为C,2.
12、3结构化查询语言SQL,结构化查询语言SQL（Structured Query Language，简称SQL）是由Boyce和Chamberlin于1974年提出的一个通用的、功能极强的关系数据库语言。他所提供的功能包括查询、操纵、定义和控制四个方面 SQL语言的特点 （1）一体化 （2）高度非过程化 （3）面向集合的操作方式 （4）以同一种语法结构提供两种使用方式 （5）语言简洁，易学易用,2.3结构化查询语言SQL,定义基本表 CREATE TABLE 表名（ 列名1 数据类型 列名2 数据类型 列名n 数据类型 ）,2.3结构化查询语言SQL,修改基本表 ALTER TABLE 表名 A
13、DD（新列名 数据类型） MODIFY（列名 数据类型）； 删除基本表 DROP TABLE 表名,2.3结构化查询语言SQL,建立索引 CREATE INDEX 索引名 ON 表名（列名）； 删除索引 DROP INDEX 索引名；,2.3结构化查询语言SQL,建立视图 CREATE VIEW 视图名 （列名 , 列名,） AS SELECT查询子句 删除视图 DROP VIEW 视图名,2.3结构化查询语言SQL,数据添加 INSERT INTO 表名（列名1，列名2，列名n） VALUES（值1，值2，值n） 数据修改 UPDATE 表名 SET 列名 = 值,列名=值 WHERE 限制
14、条件；,2.3结构化查询语言SQL,数据删除 DELETE FROM 表名 WHERE 限制条件； 数据查询 SELECT表的列名或列表达式集合 FROM 表集合 WHERE 条件表达式 GROUP BY 列名集合 HAVING 组条件表达式 ORDER BY 列名ASC|DESC；,2.3结构化查询语言SQL,授权语句 GRANT 权限 , 权限. ON 对象类型 对象名 TO 用户 , 用户. WITH GRANT OPTION； 收权语句 REVOKE 权限, 权限. ON 对象类型 对象名 FROM 用户 , 用户 .,2.3结构化查询语言SQL,存储过程 存储过程是一组为了完成特定功能的由流控制和SQL语句书写的过程，这个过程经编译和优化后存储在数据库服务器中，使用时只要调用即可。 使用存储过程有以下的优点： （1）存储过程的能力大大增强了SQL语言的功能和灵活性。 （2）可保证数据的安全性和完整性。 （3）通过存储过程可以使没有权限的用户在控制之下间接地存取数据库，从而保证数据的安全。,2.3结构化查询语言SQL,（4）通过存储过程可以使相关的动作在一起发生，从而可以维护数据库的完整性。 （5）再运行存储过程前，数据库已对其进行了语法和句法分析，并给出了优化执行方案。 （6）由于存储过程是已经编译好的代码，所以执行的时候不必再次进行编译，从而提高了程序的运行效率。,
