数据库系统第2章：关系数据库

AnIntroductiontoDatabaseSystem数据库系统概论AnIntroductiontoDatabaseSystem第二章关系数据库AnIntroductiontoDatabaseSystem关系数据库简介提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.Codd1970年提出关系数据模型E.F.Codd,“ARelationalModelofDataforLargeSharedDataBanks”,《CommunicationoftheACM》,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AnIntroductiontoDatabaseSystem第二章关系数据库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2.4关系代数2.5关系演算2.6小结AnIntroductiontoDatabaseSystem2.1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AnIntroductiontoDatabaseSystem2.1.1关系单一的数据结构----关系现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系来表示逻辑结构----二维表从用户角度，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表建立在集合代数的基础上AnIntroductiontoDatabaseSystem关系(续)⒈域（Domain）2.笛卡尔积（CartesianProduct）3.关系（Relation）AnIntroductiontoDatabaseSystem⒈域（Domain）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’}……………..AnIntroductiontoDatabaseSystem2.笛卡尔积（CartesianProduct）笛卡尔积给定一组域D1，D2，…，Dn，这些域中可以有相同的。D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为：D1×D2×…×Dn＝｛（d1，d2，…，dn）｜diDi，i＝1，2，…，n｝所有域的所有取值的一个组合不能重复AnIntroductiontoDatabaseSystem笛卡尔积（续)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)(张清玫，计算机专业，李勇)、(张清玫，计算机专业，刘晨)等都是元组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张清玫、计算机专业、李勇、刘晨等都是分量AnIntroductiontoDatabaseSystem笛卡尔积（续)基数（Cardinalnumber）若Di（i＝1，2，…，n）为有限集，其基数为mi（i＝1，2，…，n），则D1×D2×…×Dn的基数M为：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mMin1iAnIntroductiontoDatabaseSystem表2.1D1，D2，D3的笛卡尔积SUPERVISORSPECIALITYPOSTGRADUATE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王敏AnIntroductiontoDatabaseSystem3.关系（Relation）1)关系D1×D2×…×Dn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）AnIntroductiontoDatabaseSystem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（Unaryrelation）或一元关系当n=2时，称该关系为二元关系（Binaryrelation）AnIntroductiontoDatabaseSystem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表2.2SAP关系SUPERVISORSPECIALITYPOSTGRADUATE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AnIntroductiontoDatabaseSystem关系（续）5)属性关系中不同列可以对应相同的域为了加以区分，必须对每列起一个名字，称为属性（Attribute）n目关系必有n个属性AnIntroductiontoDatabaseSystem关系（续）6)码候选码（Candidatekey）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）AnIntroductiontoDatabaseSystem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（Primarykey）主属性候选码的诸属性称为主属性（Primeattribute）不包含在任何侯选码中的属性称为非主属性（Non-Primeattribute）或非码属性（Non-keyattribute）AnIntroductiontoDatabaseSystem关系（续）D1，D2，…，Dn的笛卡尔积的某个子集才有实际含义例：表2.1的笛卡尔积没有实际意义取出有实际意义的元组来构造关系关系：SAP(SUPERVISOR，SPECIALITY，POSTGRADUATE)假设：导师与专业：1:1，导师与研究生：1:n主码：POSTGRADUATE（假设研究生不会重名）SAP关系可以包含三个元组｛(张清玫，计算机专业，李勇)，(张清玫，计算机专业，刘晨)，(刘逸，信息专业，王敏)}AnIntroductiontoDatabaseSystem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AnIntroductiontoDatabaseSystem关系（续）8)基本关系的性质①列是同质的（Homogeneous）②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③列的顺序无所谓,，列的次序可以任意交换④任意两个元组的候选码不能相同⑤行的顺序无所谓，行的次序可以任意交换AnIntroductiontoDatabaseSystem基本关系的性质(续)⑥分量必须取原子值这是规范条件中最基本的一条表2.3非规范化关系AnIntroductiontoDatabaseSystem2.1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AnIntroductiontoDatabaseSystem2.1.2关系模式1．什么是关系模式2．定义关系模式3.关系模式与关系AnIntroductiontoDatabaseSystem1．什么是关系模式关系模式（RelationSchema）是型关系是值关系模式是对关系的描述元组集合的结构属性构成属性来自的域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AnIntroductiontoDatabaseSystem2．定义关系模式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AnIntroductiontoDatabaseSystem定义关系模式(续)例:导师和研究生出自同一个域——人，取不同的属性名，并在模式中定义属性向域的映象，即说明它们分别出自哪个域：DOM（SUPERVISOR-PERSON）=DOM（POSTGRADUATE-PERSON）=PERSONAnIntroductiontoDatabaseSystem定义关系模式(续)关系模式通常可以简记为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常常直接说明为属性的类型、长度AnIntroductiontoDatabaseSystem3.关系模式与关系关系模式对关系的描述静态的、稳定的关系关系模式在某一时刻的状态或内容动态的、随时间不断变化的关系模式和关系往往统称为关系通过上下文加以区别AnIntroductiontoDatabaseSystem2.1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AnIntroductiontoDatabaseSystem2.1.3关系数据库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关系数据库的型与值AnIntroductiontoDatabaseSystem2.关系数据库的型与值关系数据库的型:关系数据库模式对关系数据库的描述。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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AnIntroductiontoDatabaseSystem第二章关系数据库2.1关系模型概述2.2关系操作2.3关系的完整性2.4关系代数2.5关系演算2.6小结AnIntroductiontoDatabaseSystem2.2.1基本关系操作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、修改查询的表达能力是其中最主要的部分选择、投影、并、差、笛卡尔基是5种基本操作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AnIntroductiontoDatabaseSystem2.2.2关系数据库语言的分类关系代数语言用对关系的运算来表达查询要求代表：ISBL关系演算语言：用谓词来表达查询要求元组关系演算语言谓词变元的基本对象是元组变量代表：APLHA,QUEL域关系演算语言谓词变元的基本对象是域变量代表：QBE具有关系代数和关系演算双重特点的语言代表：SQL（StructuredQueryLanguage）AnIntroductiontoDatabaseSystem第二章关系数据库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2.4关系代数2.5关系演算2.6小结AnIntroductiontoDatabaseSystem2.3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AnIntroductiontoDatabaseSystem2.3.1关系的三类完整性约束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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AnIntroductiontoDatabaseSystem2.3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AnIntroductiontoDatabaseSystem2.3.2实体完整性规则2.1实体完整性规则（EntityIntegrity）若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值例：SAP(SUPERVISOR，SPECIALITY，POSTGRADUATE)POSTGRADUATE：主码（假设研究生不会重名）不能取空值AnIntroductiontoDatabaseSystem实体完整性(续)实体完整性规则的说