关系模型ppt课件

第三章关系模型3.1关系模型的数据结构关系模型关系模型是目前数据库技术的主流数据模型。关系模型有着坚实的理论基础，可以保证关系模型的合理设计和有效实现。关系数据库，如DB2、Oracle、Sybase、SQLServer、Access等都是关系模型的数据库管理系统。关系数据库的数据由一系列关系组成，而关系是以人们熟悉的表格的形式组织和呈现数据的，使用简单易懂的语言实现复杂查询。关系模型适合处理规则的、结构化的数据。为适应传统数据处理领域以外的应用，如多媒体、网络大文本，大多数关系数据库管理系统对关系模型也进行了许多扩展。1关系模型的数据结构关系的概念关系模型的基本组成单元是关系(relation)。通俗地讲，关系就是一张二维表。第一行是其余各行对应列的标题，称作属性或字段、列；而其余的行称为元组或记录。例，描述产品的关系Product2关系模型的数据结构描述产品的关系ProductpCodepTypepNameCostprice101足球类足球85110102足球类手套90122201羽毛球类羽球鞋2838202羽毛球类球拍200250301游泳类泳镜85102302游泳类泳帽5063401健美类拉力器40.554.5402健美类十磅哑铃7092403健美类跳绳203关系模型的数据结构关系的数学定义域：具有相同数据类型的值的集合。笛卡尔积：域D1,D2,...,Dn的笛卡尔积为：D1D2...Dn={(d1,d2,...,dn)diDi，i=1,2,...,n}。其中每一个元素(d1,d2,...,dn)叫做一个n元组(n-tuple)，元素中第i个值di叫做第i个分量。例：设D1={1，2，3}，D2={a,b}，则D1D2={(1,a),(1,b),(2,a),(2,b),(3,a),(3,b)}关系：集合D1,D2,...,Dn的笛卡尔积的任一个子集称该集合上的一个关系(Relation)。集合D1,D2,...,Dn是关系中元组的取值范围，称为关系的域(domain)；n叫做关系的度(degree)。4关系模型的数据结构关系术语关系（Relation）二维表，关系用关系名标识，如关系r。元组（Tuple）表中的行，一般用变量t∈r表示t是关系r的一个元组。属性（Attribute）表中的一列，如列Ai，dom[Ai]表示属性Ai的域。分量(item)每个属性对应某一行的值。如t(pCode)表示t元组在pCode取值。键（Key，码)可以唯一地确定一个元组的属性组。5关系模型的数据结构关系的性质(关系数据库中对关系的限定)列同质：每一列中的值是同类型的数据，来自同一个域。列无序：列的顺序是无关紧要的。行相异：任意二个元组不能完全相同。行无序：行的顺序是无关紧要的。原子性：关系中的每个分量都是原子值，是不可分的数据项。关于分量的取值分量取值来自于列规定的域。可以为空值(null)。空值有两种可能：未知：目前尚不知它的取值。如某产品403的成本。不存在：如描述客户的关系里，属性tcusTelNo是描述客户的手机号码的，某客户可能根本就没有手机，该属性值就不存在。Null的含义与字符串类属性如t(pType)=“”含义是不同的。6关系模型的数据结构关系模式一个关系的内容是随时间的变化而变化的，关系实际上是关系的实例的简称。而关系模式是关于关系的型的描述。关系模式一般表示为：关系名（属性1:域，……，属性n:域）。如关系Product的关系模式为：Product(pCode:char(3),pType:char(10),pName:char(50),cost:real,price:real)；或省略属性域的描述：Product(pCode,pType,pName,cost,real)数据库模式关系数据库是由若干互不相同的关系组成的；关系数据库模式则是由若干关系模式构成的。例：与某公司销售系统相关的另外两个关系：7关系模型的数据结构关系模式Order(orderNo,custNo,orderDate,delivDate)Orderdetail(orderNo,pCode,qty,dicount)关系的一个实例：OrderOrderNocustNoorderDatedeliveDate21100012002-1-52002-1-522100022002-1-152002-1-1623100032002-2-152002-2-2024100022002-3-42002-3-58关系模型的数据结构OrderdetailorderNopCodeQtydiscount21101100021102600.1212022000.12230110000.25223021000023202200244018000.15244025000.22440350002410120009关系模型的数据结构键设关系模式R(U)，KU，r是R上的任一关系，若对r中的任意二个不同的元组t1、t2满足:(1)t1[K]t2[K]；(2)若KK而t1[K]t2[K]不成立。称K是R的键或候选键。若仅条件(1)成立，称K是R的超键。通俗地讲，键是那些能够唯一标识关系里每一行的属性或属性组。如果是属性组，该属性组的任一真子集不具此特性。为了方便存储和检索关系里的元组，需要为每个关系定义主键，任一候选键都可以定义为主键，选择的原则是：优先选择单一属性候选键。选择数量少的复合键。10关系模型的数据结构外键外键是一个关系模式中的一个属性或属性组，它不是本关系的候选键，但它的值引用的是其它关系的键，或本关系的键。外键是表之间联系的体现方法。例1：某销售公司的两个关系模式：Orderdetail(orderNo,pCode,qty,discount)和Product(pCode,pType,pName,cost,price)Orderdetail的pCode，它本身不是Orderdetai的键，但它是模式Product的键。因此，它是Orderdetail的外键。例2：某大学教务系统的一个有关课程的关系模式如下：Course(courseNo,courseName,credit,hour,preCourseNo)preCourseNo不是本关系的键，但其值取自本关系的键courseNo，它是该关系的外键。11第四章关系模型3.2关系模型的约束约束是施加在关系模式上的一些限制，规范数据库设计或DBMS可利用约束检查数据库中取值的正确性，最大限度地符合数据的语义。域完整性约束一个关系中某列的取值必须来自该属性的域。例：定义pCode的域为number(3)，即包含3个数字的字符串，如果某元组分量取值t(pCode)=“all”，则违反域完整性约束。实体完整性约束是对主键属性的约束：每个关系模式都要定义一个主键；每个关系主键的取值不能为空。不同行主键不能相同。如果主键是属性组，则组内任何属性均不能为空。12关系模型的约束参照完整性约束又称外键约束，约束的是两个关系之间属性的取值。一个关系的外键取值只允许两种情况：空。如果该属性的域定义允许其取值为空。所参照的关系的主键值。一般性约束这类约束不是所有关系模式都有的，与应用背景有关。例：Product(pCode,pType,pName,cost,price)，要求pricecost。DBMS提供方法来定义和实施这些约束。(约束是一种数据库对象)orderNocustNoordeDatedelivDate21100012002-1-52002-1-522100022002-1-72002-1-9orderNopCodeqty211011002110260212022002230110022302120OrderOrderDetail13第四章关系模型3.3关系代数关系运算理论关系数据库的数据操纵语言(DML)分成查询和更新两大类。关于查询的理论称为关系运算理论，分为两类：关系代数：以集合运算为基础的查询操作。非过程性弱。关系演算：以谓词演算为基础的查询操作。非过程性强。过程性语言与非过程性语言C、Java等语言属于过程性语言，编程时必须给出获得结果的操作步骤，即给出“干什么”和“怎么干”。非过程性语言编程时只需指出需要什么信息，不必给出具体的操作步骤。即只要“干什么”即可。关系代数和关系演算均属于非过程性语言。以此为基础分别产生了关系数据库的SQL和QBE数据操纵语言。14关系代数布尔运算关系可以看做元组的集合，那么集合的并、交、差等布尔运算都可以用到关系中。关系的布尔运算包括：并、交、差、广义笛卡尔积、除等。同类关系：若R和S是同类关系，则满足如下条件：（1）R和S具有相同的度；（2）R和S的对应属性定义在同一个域上。同类关系也称相容运算，布尔运算大多是在同类关系中进行的。15关系代数并(Union)关系R和S的并其结果由属于R或属于S的所有元组组成，其结果为一个新关系。记为：Q=R∪S={t|t∈R或t∈S}例：R∪SABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RS16关系代数差(Difference)关系R和S的差由属于R但不属于S的所有元组组成。记为：Q=R－S={t|t∈R但tS}例:R-Sc1b2a2c2b2a1c1b1a1CBAc1b1a1CBAc1b2a2c2b3a1c2b2a1CBARSR-S17关系代数交(Intersection)关系R和S的交其结果由既属于R又属于S的所有元组组成。记为：Q=R∩S={t|t∈R且t∈S}例：R∩Sc1b2a2c2b2a1c1b1a1CBAc1b2a2c2b2a1CBAc1b2a2c2b3a1c2b2a1CBARSR∩S18关系代数笛卡尔积关系R和S的笛卡尔积为R中所有元组和S中所有元组的串接。结果关系的属性个数：k1+k2，其中k1和k2分别为R和S的属性数。结果关系的元组数：m×n，其中m、n分别为R和S的元组数。R和S的笛卡尔积记为：Q=R×S={t|t=trts,tr∈R且ts∈S}例：ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1RABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1S19关系代数R×S=c1b1a1c1b1a1c1b2a2c1b2a2c2b2a1c1b2a2c1b1a1R.CR.BR.Ac2b2a1c2b2a1c2b2a1c2b3a1c1b2a2c2b2a1c2b3a1c1b2a2c2b2a1S.CS.BS.Ac1b2a2c2b3a120关系代数选择选择是一个一元操作，它作用于一个关系上，根据给定的选择条件，从关系集合中选出复合条件的元组。语法：选择条件(关系)；选择的结果是一个与输入同模式的关系。选择条件是由算数比较表达式构成的布尔表达式。算数比较表达式：属性名常数或属性名或表达式是、≥、、≤、=、≠等算术比较运算。例1：price100(Product)，查询价格大于100元的产品。例2：pType≠“足球类”price100(Product)，查找价格大于100的非足球类产品。查询结果：pCodepTypepNameCostprice202羽毛球类球拍200250301游泳类泳镜8510221关系代数投影投影完成从一个关系中抽取其中的某些列的值，作为一个新关系输出。关系代数输出结果要去掉重复行。语法：属性表(关系)例1：pType(Product)，查询所有的产品种类。例2：pType,pName(price100(Product))，先选择再投影。例3：price100(pType,price(Product))，先投影再选择。pType足球类羽毛球类