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第二章 关系数据库

第二章 关系数据库. 2.1 关系数据库概述 2.2 关系数据结构 2.3 关系的完整性 2.4 关系代数 2.5 关系演算* 2.6 关系数据库管理系统. 2.1 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 关系模型是建立在集合代数的理论基础上的，关 系的定义和各种操作运算可以用集合代数给出 关系模型三要素 关系数据结构：二维表 关系操作：查询，插入，删除，修改 完整性约束：实体，参照，自定义. 关系数据语言分类：.

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第二章 关系数据库

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  1. 第二章 关系数据库 2.1 关系数据库概述 2.2 关系数据结构 2.3 关系的完整性 2.4 关系代数 2.5 关系演算* 2.6 关系数据库管理系统

  2. 2.1 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 • 关系模型是建立在集合代数的理论基础上的，关 系的定义和各种操作运算可以用集合代数给出 • 关系模型三要素 关系数据结构：二维表 关系操作：查询，插入，删除，修改 完整性约束：实体，参照，自定义

  3. 关系数据语言分类： • 关系代数语言：ISBL • 关系演算语言 • 元组关系演算语言：ALPHA，QUEL • 域关系演算语言：QBE • 结构化查询语言SQL

  4. （n）元组 分量 基数 二维表：元组－>行 域－>列 2.2 关系数据结构 1. 关系 1）域：一组具有相同数据类型的值的集合。 基数 2）笛卡尔积

  5. D1＝姓名集合={张清玫，刘逸}D2＝性别={男，女}D1＝姓名集合={张清玫，刘逸}D2＝性别={男，女}

  6. 3）关系 的子集称为定义在域 上的关系，表示成 • 关系的目或度：列的个数 • 属性：列，对每列起个名字 • 候选码：唯一标识元组的最小属性组 • 主属性 ：候选码的诸属性 • 非码属性：不包含在任何侯选码中的属性 • 主码：一个关系中选定的一个候选码 • 全码：关系模式的所有属性组是这个关系模式的候选码

  7. 实际应用中关系往往是由笛卡儿积中有意义的 子集构成 如关系： 人员(姓名，性别)

  8. 关系的分类： 基本关系(表) 查询表 视图 • 基本关系的性质： ①列是同质的 ②同一表中列名不同 ③列序无关 ④表中两行的候选码不能相同 ⑤行序无关 ⑥分量是原子的

  9. 属性名 域 映像 依赖关系 2. 关系模式 • 关系的描述称为关系模式 • 关系模式 R ( U, D, DOM, F ) • 简记为 R ( U )或 R (A1, A2, … , An)，D及DOM通常直接表示为属性的类型、长度 • “型”和“值”

  10. 3. 关系数据库 • 一个给定应用领域中，相应于所有实体和实体间 联系的关系的集合构成一个关系数据库 • “型”和“值”：关系数据库（模式） • 在一个关系数据库中，关系不能重名

  11. 2.3 关系的完整性 1. 实体完整性：若属性A是基本关系R的主属性，则 A不能取空值 2. 参照完整性 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，称F是基本关系R的外码，R为参照关系，S为被参照关系或目标关系。

  12. 例： 学生(学号，姓名，性别，年龄) 课程(课程号，课程名，学分) 选修(学号，课程号，成绩) 学生(学号，姓名，性别，年龄，班长)

  13. 若属性(或属性组)F是基本关系R的外码，它与基若属性(或属性组)F是基本关系R的外码，它与基 本关系S的主码Ks相对应(关系R、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： • 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

  14. 3. 用户定义的完整性 针对具体关系数据库的约束条件 如学生关系中： 学号的格式形如“PB06210022” 姓名要求不能取空值 年龄小于30岁 性别只能是“男”或“女”

  15. 2.4 关系代数 • 关系代数由一组关系运算组成，是对于关系的操作集。关系运算以一个或多个关系作为操作的对象，运算结果是一个新的关系。用关系运算实现查询。 • 关系代数运算符 • 􀂄 集合运算符：∪(并)，－(差)，∩(交)，×(笛卡儿积) • 􀂄 关系运算符：σ(选择)，П(投影)，∞(连接)，÷(除) • 􀂄 比较运算符： >，≥，<，≤，=，≠ • 􀂄 逻辑运算符：¬(非)，∧(与)，∨(或) • 关系代数运算可分为传统集合运算和专业的关系运算

  16. 记号： • R(A1, A2, … , An)，R，tR，t[Ai] • A={Ai1, Ai2, … , Aik}， , t[A] • trR，tsS， • R(X, Z)，当t[X]=x时，x在R中的象集： Zx={t[Z]| t R，t[X]=x}

  17. 1. 并 2.4.1 传统的集合运算 • 关系R与S的并由属于R或属于S的元组组成， • 记为R∪S • R、S应是同类关系 • 结果关系中要去掉重复元组

  18. 2. 差 • 关系R与S的差由属于R不属于S的元组组成 • 记为R－S • R、S应是同类关系

  19. 3. 交 • 关系R与S的交由属于R且属于S的元组组成， • 记为R∩S • R、S应是同类关系

  20. 4. 广义笛卡尔积

  21. R S R×S R ∩S R ∪S R －S

  22. 1. 选择 2.4.2 专门的关系运算 • 单目运算 • 从一个给定的关系中，抽出满足给定条件的那些元组，组成一个新的关系，记为 • 对行操作

  23. 2. 投影 • 单目运算 • 关系R在一组属性A上投影，得到新关系，新关系中只包括属性组A，记为 • 新关系中要去掉重复元组 • 对列操作

  24. 3. 连接 • 双目运算 • 从两个关系 R、S 的笛卡尔乘积中选取满足属性间给定条件的那些元组，组成新关系，记为 • A、B应是度数相等且可比的属性组

  25. 等值连接，即条件为A = B 的连接 • 对行操作 • 自然连接，即条件为R.A =S.A的连接 • R、S具有相同的属性组 • 新关系中要去掉重复的属性 • 同时对行和列操作

  26. R S

  27. 外连接 如果R和S在做自然连接时，把该舍弃的元组也保存在新关系中，在新增加的属性上填空值（null），这种操作称为“外连接”。如果把R中该舍弃的元组保留在新关系中称左连接；把S中该舍弃的元组保留在新关系中称右连接。

  28. 右外连接 左外连接 外连接

  29. 4. 除 • 双目运算 • 关系R(X,Y)在属性组X上各分量的象集包含有关系S(Y,Z)在属性组Y上投影的那些元组，在X上的投影，组成新关系，记为 • R.Y、S.Y应出自相同的域集 • 同时对行和列操作

  30. R S R÷S 象集 Ya1 Ya2 Ya3 Ya4 Y={B,C}

  31. R S R÷S

  32. 例：S (Sno, Sname, Ssex, Sage)，C (Cno, Cname, Cpno) SC (Sno, Cno, Grade) 1. 查询选修了2号课程的学生学号 2. 查询选修了2号课程的学生学号和姓名 3. 查询至少选修了一门先行课为1号课程的学生姓名 4. 查询至少选修1号课程和3号课程的学生学号

  33. 5. 查询选修了全部课程的学生学号和姓名 6. 查询所学课程包含学生95001所学课程的学生学号

  34. 2.6 关系数据库管理系统 • 支持关系模型的系统，简称为关系系统 • 一个关系数据库管理系统至少应支持： • 关系数据库（即关系数据结构） • 支持选择、投影和连接操作 • 按支持关系模型程度的不同分类： • 表式系统：仅支持关系数据结构，不支持集合级操作 • 最小关系系统：支持关系结构和选择、投影、连接集合 操作 • 关系完备系统：支持关系结构和所有关系代数操作 • 全关系系统：支持关系模型的所有特征

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