《数据库原理与应用第二章ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据库原理与应用第二章ppt课件（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 关系数据库第二章 关系数据库2.1 关系模型概述2.2 关系数据构造2.3 关系的完好性2.4 关系代数2.5 关系演算2.6 小结关系数据库系统概述关系数据库的开展CODASYL于1962年发表的“信息代数一文 E.F.Codd从1970年起发表了一系列的论文20世纪70年代末的实验系统System R和Ingres 从20世纪80年代逐渐走向成熟关系数据库简介关系数据库运用数学方法来处置数据库中的数据80年代后，关系数据库系统成为最重要、最流行的数据库系统关系数据库简介典型实验系统System RUniversity INGRES典型商用系统ORACLESYBASEINFORMIX
2、DB2INGRES第二章 关系数据库2.1 关系模型概述2.2 关系数据构造2.3 关系的完好性2.4 关系代数2.5 关系演算2.6 小结2.1 关系模型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的组成关系数据构造关系操作集合关系完好性约束1. 关系数据构造单一的数据构造-关系现实世界的实体以及实体间的各种联络均用关系来表示数据的逻辑构造-二维表从用户角度，关系模型中数据的逻辑构造是一张二维表。 2. 关系操作集合1) 常用的关系操作2) 关系操作的特点3) 关系数据言语的种类4) 关系数据言语的特点关系操作集合(续1) 常用的关系操作查询选择、投影、衔接、除、并、交、差数据更新插
3、入、删除、修正查询的表达才干是其中最主要的部分关系操作集合续2) 关系操作的特点集合操作方式，即操作的对象和结果都是集合。非关系数据模型的数据操作方式：一次一记录文件系统的数据操作方式关系操作集合续3) 关系数据言语的种类关系代数言语 用对关系的运算来表达查询要求典型代表：ISBL关系操作集合续关系数据言语的种类续关系演算言语：用谓词来表达查询要求元组关系演算言语谓词变元的根本对象是元组变量典型代表：APLHA, QUEL域关系演算言语 谓词变元的根本对象是域变量典型代表：QBE具有关系代数和关系演算双重特点的言语典型代表：SQL关系操作集合续4) 关系数据言语的特点关系言语是一种高度非过程化
4、的言语存取途径的选择由DBMS的优化机制来完成用户不用用循环构培育可以完成数据操作可以嵌入高级言语中运用关系代数、元组关系演算和域关系演算三种言语在表达才干上完全等价3.关系完好性约束在数据库中数据完好性是指保证数据正确的特性。它包括两方面的内容： 与现实世界中运用需求的数据的相容性和正确性；数据库内数据之间的相容性和正确性。 在关系数据模型中普通将数据完好性分为三类 实体完好性参照完好性用户定义完好性 第二章 关系数据库2.1 关系模型概述2.2 关系数据构造2.3 关系的完好性2.4 关系代数2.5 关系演算2.6 小结2.2 关系数据构造 关系数据构造非常简单，在关系数据模型中，现实世界
5、中的实体及实体与实体之间的联络均用关系来表示。从逻辑或用户的观念来看，关系就是二维表。 2.2 关系数据构造2.2.1 关系2.2.2 关系方式2.2.3 关系数据库2.2.1 关系 域Domain 2. 笛卡尔积Cartesian Product 3. 关系Relation 域Domain域是一组具有一样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，女介于某个取值范围的日期2. 笛卡尔积Cartesian Product1) 笛卡尔积给定一组域D1，D2，Dn，这些域中可以有一样的。D1，D2，Dn的笛卡尔积为：D1D2Dnd1，d2，dndiDi，i1，
6、2，n一切域的一切取值的一个组合不能反复笛卡尔积续)例 给出三个域： D1=SUPERVISOR = 张清玫，刘逸 D2=SPECIALITY=计算机专业，信息专业 D3=POSTGRADUATE=李勇，刘晨，王敏那么D1，D2，D3的笛卡尔积为：D1D2D3 (张清玫，计算机专业，李勇)，(张清玫，计算机专业，刘晨)， (张清玫，计算机专业，王敏)，(张清玫，信息专业，李勇)， (张清玫，信息专业，刘晨)，(张清玫，信息专业，王敏)， (刘逸，计算机专业，李勇)，(刘逸，计算机专业，刘晨)， (刘逸，计算机专业，王敏)，(刘逸，信息专业，李勇)， (刘逸，信息专业，刘晨)，(刘逸，信息专业，
7、王敏) 笛卡尔积续)2) 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。 3) 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。 笛卡尔积续)4) 基数Cardinal number假设Dii1，2，n为有限集，其基数 为 mi i 1， 2， ， n ， 那 么D1D2Dn的基数M为：在 上 例 中 ， 基 数 ： 223 12， 即D1D2D3共有22312个元组笛卡尔积续)5)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。在上例中，12个元组可列成一张二维表 笛卡尔积
8、续)3. 关系Relation1) 关系D1D2Dn的子集叫作在域D1，D2，Dn上的关系，表示为 RD1，D2，Dn R：关系名 n：关系的目或度Degree关系续留意：关系是笛卡尔积的有限子集。无限关系在数据库系统中是无意义的。由于笛卡尔积不满足交换律，即 (d1，d2，dn )(d2，d1，dn ) 但关系满足交换律，即(d1，d2 ，di ，dj ，dn=d1，d2 ，dj，di ，dn i，j = 1，2，n 处理方法：为关系的每个列附加一个属性名以取消关系元组的有序性关系续例 在表2.1 的笛卡尔积中取出有实践意义的元组 来构造关系关 系 ： SAP(SUPERVISOR， SPE
9、CIALITY，POSTGRADUATE)关系名，属性名假设：导师与专业：1:1，导师与研讨生：1:n于是：SAP关系可以包含三个元组 (张清玫，信息专业，李勇)， (张清玫，信息专业，刘晨)， (刘逸，信息专业，王敏) 关系续2) 元组关系中的每个元素是关系中的元组，通常用t表示。3) 单元关系与二元关系当n=1时，称该关系为单元关系Unary relation。当n=2时，称该关系为二元关系Binary relation。关系续4) 关系的表示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。关系续5) 属性关系中不同列可以对应一样的域，为了加以区分，必需对每列起一个名字，称为
10、属性Attribute。n目关系必有n个属性。关系续6) 码候选码Candidate key假设关系中的某一属性组的值能独一地标识一个元组，那么称该属性组为候选码在最简单的情况下，候选码只包含一个属性。称为全码All-key在最极端的情况下，关系方式的一切属性组是这个关系方式的候选码，称为全码All-key关系续码(续)主码假设一个关系有多个候选码，那么选定其中一个为主码Primary key主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码属性Non-key attribute 关系续7) 三类关系根本关系根本表或基表实践存在的表，是实践存储数据的逻辑表
11、示查询表查询结果对应的表视图表由根本表或其他视图表导出的表，是虚表，不对应实践存储的数据8) 根本关系的性质 列是同质的Homogeneous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其中的每一列称为一个属性不同的属性要给予不同的属性名根本关系的性质(续)上例中也可以只给出两个域：人PERSON=张清玫，刘逸，李勇，刘晨，王敏专业SPECIALITY=计算机专业，信息专业SAP关系的导师属性和研讨生属性都从PERSON域中取值为了防止混淆，必需给这两个属性取不同的属性名，而不能直接使用域名。例如定义:导师属性名为SUPERVISOR-PERSON或SUPERVISOR
12、研讨生属性名为POSTGRADUATE-PERSON或POSTGRADUATE根本关系的性质(续) 列的顺序无所谓列的次序可以恣意交换遵照这一性质的数据库产品(如ORACLE)，添加新属性时，永远是插至最后一列但也有许多关系数据库产品没有遵照这一性质，例如FoxPro依然区分了属性顺序根本关系的性质(续) 恣意两个元组不能完全一样由笛卡尔积的性质决议但许多关系数据库产品没有遵照这一性质。例如:Oracle，FoxPro等都允许关系表中存在两个完全一样的元组，除非用户特别定义了相应的约束条件。根本关系的性质(续) 行的顺序无所谓行的次序可以恣意交换遵照这一性质的数据库产品(如ORACLE)，插入
13、一个元组时永远插至最后一行但也有许多关系数据库产品没有遵照这一性质，例如FoxPro依然区分了元组的顺序根本关系的性质(续) 分量必需取原子值每一个分量都必需是不可分的数据项。这是规范条件中最根本的一条2.2 关系数据构造2.2.1 关系2.2.2 关系方式2.2.3 关系数据库2.2.2 关系方式1什么是关系方式2定义关系方式3. 关系方式与关系1什么是关系方式关系方式Relation Schema是型-静态稳定关系是值-动态变化，由于操作更新数据库中数据关系方式需求描画：域：元组语义以及完好性约束条件元组：该关系所涉及的属性集的笛卡尔积的一个元素关系是元组的集合，笛卡尔积的子集。关系方式必
14、需指出这个元组集合的构造，由哪些属性构成，这些属性来自哪些域，属性与域之间的映像关系。关系由元组语义-n目谓词确定， n目谓词为真的笛卡尔积中的元素的全体就构成了该关系方式的关系。2定义关系方式定义：关系的描画称为关系方式，可以方式化地表示为： RU，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定义关系方式 (续)例:导师和研讨生出自同一个域人，必需取不同的属性名，并在方式中定义属性向域的映象，即阐明它们分别出自哪个域： domSUPERVISOR-PERSON= domPOSTGRADUATE-PERS
15、ON=PERSON定义关系方式 (续)关系方式通常可以简记为 R (U) 或 R (A1，A2，An) R 关系名A1，A2，An 属性名注：域名及属性向域的映象经常直接阐明为 属性的类型、长度3. 关系方式与关系关系方式对关系的描画静态的、稳定的关系关系方式在某一时辰的形状或内容动态的、随时间不断变化的关系方式和关系往往统称为关系经过上下文加以区别2.2 关系数据构造2.2.1 关系2.2.2 关系方式2.2.3 关系数据库2.2.3 关系数据库1. 关系数据库2. 关系数据库的型与值1. 关系数据库在一个给定的运用领域中，一切实体及实体之间联络的关系的集合构成一个关系数据库。2. 关系数据
16、库的型与值关系数据库也有型和值之分关系数据库的型称为关系数据库方式，是对关系数据库的描画假设干域的定义在这些域上定义的假设干关系方式关系数据库的值是这些关系方式在某一时辰对应的关系的集合，通常简称为关系数据库第二章 关系数据库2.1 关系模型概述2.2 关系数据构造2.3 关系的完好性2.4 关系代数2.5 关系演算2.6 小结2.3 关系的完好性关系模型的完好性规那么是对关系的某种约束条件。关系模型中三类完好性约束：实体完好性参照完好性用户定义的完好性实体完好性和参照完好性是关系模型必需满足的完好性约束条件，被称作是关系的两个不变性，应该由关系系统自动支持。关系的完好性(续)2.3.1 实体
17、完好性2.3.2. 参照完好性2.3.3. 用户定义的完好性2.3.1 实体完好性实体完好性规那么Entity Integrity假设属性A是根本关系R的主属性，那么属性A不能取空值例SAP(SUPERVISOR，SPECIALITY，POSTGRADUATE)假设POSTGRADUATE属性为主码,由于前两个属性一定会重,(假设研讨生不会重名),那么其不能取空值实体完好性规那么实体完好性是要保证关系中的每个元组都是可识别和独一的。实体完好性规那么的详细内容是：假设属性A是关系R的主属性，那么属性A不可以为空值。实体完好性是关系模型必需满足的完好性约束条件，也称作是关系的不变性。 关系数据库管
18、理系统可以用主关键字实现实体完好性，这是由关系系统自动支持的。 对实体完好性规那么的几点阐明实体完好性规那么是针对关系而言的，而关系那么对应一个现实世界中的实体集。例如，仓库关系对应现实世界中的仓库实体集。现实世界中的实体是可区分的，它们具有某种标识特征；相应地，关系中的元组也是可区分的，在关系中用主关键字做独一性标识。主关键字中的属性、即主属性不能取空值。假设主属性取空值，那么意味着关系中的某个元组是不可标识的，即存在不可区分的实体，这与实体的定义也是矛盾的。关系的完好性2.3.1 实体完好性2.3.2. 参照完好性2.3.3. 用户定义的完好性2.3.2 参照完好性1. 关系间的援用2.
19、外码3. 参照完好性规那么1. 关系间的援用在关系模型中实体及实体间的联络都是用关系来描画的，因此能够存在着关系与关系间的援用。例1 学生实体、专业实体以及专业与学生 间的一对多联络 学生学号，姓名，性别，专业号，年龄 专业专业号，专业名两个关系间存在属性的援用，即学生关系援用了专业关系的主码“专业号。学生关系中的专业号值必需是确实存在的专业，即，学生关系中的某个属性的取值需求参照专业关系的属性取值。学生学号，姓名，性别，专业号，年龄专业专业号，专业名关系间的援用(续)例2 学生、课程、学生与课程之间的多对 多联络 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
20、，成果例2要阐明的也是属性间存在援用。同样，选修关系中的学号必需是学生关系中有记录的学生，选修关系中的课程号值必需是课程关系中确实存在的。选修关系中某些属性的取值需求参照其他关系中属性的取值。 学生学生学生选课学生选课课程课程关系间的援用(续)例3 学生实体及其内部的指点联络(一对多) 学生学号，姓名，性别，专业号，年龄，班长班长援用了本关系中“学号属性，即必需是确实存在的学生的学号2外码Foreign Key设F是根本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的码。假设F与根本关系S的主码Ks相对应，那么称F是根本关系R的外码根本关系R称为参照关系Referencing Relation根本关系S
21、称为被参照关系ReferencedRelation或目的关系Target Relation。外码(续)阐明关系R和S不一定是不同的关系目的关系S的主码Ks 和参照关系的外码F必需定义在同一个或一组域上外码并不一定要与相应的主码同名 当外码与相应的主码属于不同关系时，往往 取一样的名字，以便于识别3. 参照完好性规那么假设属性或属性组F是根本关系R的外码它与根本关系S的主码Ks相对应根本关系R和S不一定是不同的关系，那么对于R中每个元组在F上的值必需为： 或者取空值F的每个属性值均为空值 或者等于S中某个元组的主码值。参照完好性规那么(续)学生关系中每个元组的“专业号属性只取下面两类值：1空值，
22、表示尚未给该学生分配专业2非空值，这时该值必需是专业关系中某个元组的“专业号值，表示该学生不能够分配到一个不存在的专业中例1中“专业号为学生关系的外码，专业关系为被参照关系 专业号学生关系 专业关系例2中略 学号 课程号学生关系 选修关系 课程关系 参照完好性规那么(续) 选修学号，课程号，成果“学号和“课程号是选修关系中的主属性按照实体完好性和参照完好性规那么，它们只能取相应被参照关系中曾经存在的主码值参照完好性规那么(续)学生学号，姓名，性别，专业号，年龄，班长“班长属性值可以取两类值：1空值，表示该学生所在班级尚未选出班长，或该学生本人即是班长；2非空值，这时该值必需是本关系中某个元组的
23、学号值关系的完好性(续)2.3.1 实体完好性2.3.2. 参照完好性2.3.3. 用户定义的完好性2.3.3 用户定义的完好性一种与运用亲密相关的数据完好性约束，如某个属性的值必需独一 某个非主属性不能取空值某个属性的取值必需在某个范围内 某些属性值之间应该满足一定的函数关系等 类似以上的约束不是关系数据模型本身所要求的，而是为了满足详细运用必需的语义要求在用户定义完好性中最常见的是限定属性的取值范围，即对值域的约束，所以在用户定义完好性中最常见的是域完好性约束。 用户定义完好性约束的作用执行插入操作时检查完好性 执行插入操作时需求分别检查实体完好性规那么、参照完好性规那么和用户定义完好性规
24、那么。 执行删除操作时检查完好性 执行删除操作时普通只需求检查参照完好性规那么。 执行更新操作时检查完好性 执行更新操作可以看作是先删除旧的元组，然后再插入新的元组。所以执行更新操作时的完好性检查综合了上述两种情况。 用户定义的完好性(续)例: 课程(课程号，课程名，学分)“课程名属性必需取独一值非主属性“课程名也不能取空值“学分属性只能取值1，2，3，42.4关系代数是一种笼统的查询言语，是关系数据支配言语的一种传统表达方式，是用对关系的运算表达查询的。三大要素：运算对象、运算符、运算结果运算符：集合运算符，-， 专门的关系运算符 算术比较符 逻辑运算符引入记号关系方式R (A1，A2，An)，tR表示R的一个元组t。tAi 表示属性元组t 中相应于属性Ai的分量假设A=Ai1，Ai2，Aik,其中Ai1，Ai2， ，Aik是A1，A2，An的一部分A称作属性列或域列。元组的衔接给定关系R(X,Z), 定义当tX=x时，x在R中的象集为 表示R中属性组X上值为x的诸元组在Z上分量的集合。2.4关系代数关系的数据操作集合查询选择、投影、衔接、除、并、交、差数据更新插入、删除、修正关系的完好性约束实体完好性参照完好性外码用户定义的完好性
