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1 第二章关系数据模型 2 2 1关系 Ralation 关系是行与列交叉的二维表 关系中的一个元组对应表中的一行 关系中的属性对应表中的一列 每一个属性有一个取值范围 称为属性域 3 关系模式 关系的描述称作关系模式 包括关系名 属性名 属性域 属性向域的映象 属性间的数据依赖关系等 记作R A1 A2 An 属性向域的映象一般直接说明为属性的类型 长度等某一时刻对应某个关系模式的内容 元组的集合 称作关系关系模式是型 是稳定的关系是某一时刻的值 是随时间不断变化的 4 关系的性质 列是同质的即每一列中的分量来自同一域 是同一类型的数据每列必须有不同的属性名行 列的顺序无关紧要任意两个元组不能完全相同每一分量必须是不可再分的数据 满足这一条件的关系称作满足第一范式 1NF 的 5 属性的数据类型 数据库系统一般支持的数据类型 数值 可以进行算术运算的数据字符 是由任何字符或符号组成的字符串 例如 姓名 地址 编号等日期 是按照特定格式存储的日期数据 逻辑 逻辑型数据只能有真 假两个值 6 2 2码 超码候选码主码 7 超码 是唯一标识一个元组的属性或属性组 8 候选码 是最小的超码 它的任意真子集都不能成为超码 9 主码 在一个关系中可以有多个候选码 选取一个作为主码 10 11 2 3关系数据库的联系 外码 设 是关系 的一个或一组属性 且 的值与关系 的主码的值相对应 则称 是 的外码 12 13 2 4关系完整性规则 实体完整性关系的主码不能取空值 NULL 参照完整性外码必须是被参照关系主码的有效值 或者是 空值 14 用户定义的完整性用户针对具体应用环境定义的完整性约束条件如 学号 要求是8位整数 性别 要求取值为 男 或 女 系统支持实体完整性和参照完整性由系统自动支持系统提供定义和检验用户定义的完整性的机制 15 2 5数据字典和系统目录 数据字典中包括数据库中表的结构信息 索引 用户 安全性和完整性约束等 16 17 18 关系数据语言概述 关系数据语言的特点一体化一般关系系统的数据语言都同时具有数据定义 数据操纵和数据控制语言 而不是分为几个语言 对象单一 都是关系 因此操作符也单一 而非关系型系统 如DBTG 有对记录的操作 有对系的操作非过程化用户只需提出 做什么 无须说明 怎么做 存取路径的选择和操作过程由系统自动完成面向集合的存取方式操作对象是一个或多个关系 结果是一个新的关系 一次一关系 非关系系统是一次一记录的方式 19 关系数据语言概述 抽象的查询语言关系代数用对关系的运算来表达查询 需要指明所用操作关系演算用谓词来表达查询 只需描述所需信息的特性元组关系演算谓词变元的基本对象是元组变量域关系演算谓词变元的基本对象是域变量 20 关系数据语言概述 具体系统中的实际语言SQL介于关系代数和关系演算之间 由IBM公司在研制SystemR时提出QUEL基于Codd提出的元组关系演算语言ALPHA 在INGRES上实现QBE基于域关系演算 由IBM公司研制 21 2 6关系代数 一种抽象的查询语言用对关系的运算来表达查询 22 关系代数运算的三个要素运算对象 关系运算结果 关系运算符 四类 23 集合运算符将关系看成元组的集合运算是从关系的 水平 方向即行的角度来进行专门的关系运算符不仅涉及行而且涉及列算术比较符辅助专门的关系运算符进行操作逻辑运算符辅助专门的关系运算符进行操作 24 关系代数运算符 25 2 6 1选择 在关系中选择满足给定条件的元组 构成一个新的关系 记作 条件表达式 R 选择运算是从行的角度进行的运算 26 设有一个学生 课程数据库 包括学生关系Student 课程关系Course和选修关系SC Student Course SC 27 选择 续 例 查询年龄小于20岁的学生 Sage 20 Student 或 4 20 Student 结果 28 选择 续 例 查询信息系 IS 并且年龄为19岁全体学生 Sdept IS age 19 Student 或 5 IS 4 19 Student 结果 29 2 6 2投影 从关系中选择出若干属性列组成一个新的关系 投影的结果将消除重复的元组 A B R 投影操作主要是从列的角度进行运算 30 投影 续 例3 查询学生的姓名和所在系即求Student关系上学生姓名和所在系两个属性上的投影 Sname Sdept Student 或 2 5 Student 结果 31 例4 查询学生关系Student中都有哪些系 Sdept Student 结果 投影 续 32 2 6 3并 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 相应的属性取自同一个域R S运算结果仍为n目关系 由属于R或属于S的元组组成消除重复元组 33 并 续 R S R S 34 并 续 35 2 6 4差 关系R和关系S具有相同的目n相应的属性取自同一个域R S运算结果仍为n目关系 由属于R而不属于S的所有元组组成 36 差 续 R S R S 37 差 续 38 4 广义笛卡尔积 关系Rn目关系 k1个元组关系Sm目关系 k2个元组R S运算结果列 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的一个元组行 k1 k2个元组 39 广义笛卡尔积 续 R S R S 40 广义笛卡尔积 续 41 3 交 Intersection 关系R和关系S具有相同的目n相应的属性取自同一个域R S运算结果仍为n目关系 由既属于R又属于S的元组组成 R S R R S 42 交 续 R S R S 43 交 续 44 2 6 7连接 1 连接含义从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组A和B 分别为R和S上度数相等且可比的属性组 比较运算符 R A S B R S 为 的连接运算称为等值连接 45 连接 续 2 自然连接自然连接是一种特殊的等值连接两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组在结果中把重复的属性列去掉自然连接的含义R和S具有相同的属性组B自然连接与等值连接的不同 46 连接 续 举例 例5 R S RS RS 47 连接 续 RS 48 连接 续 RS 49 连接 续 RS 50 51 2 6 9除 除操作是同时从行和列角度进行运算例 在选课关系 中同时选修C101和C104两门课的学号 52 除 续 R S 53 应用 设有一个学生 课程数据库 包括学生关系Student 课程关系Course和选修关系SC Student Course SC 54 例1 查询选修了2号课程的学生的学号 Sno Cno 2 SC 95001 95002 2 7关系代数应用举例 55 关系代数应用举例 续 例2 查询至少选修了一门其直接先行课为5号课程的课程的学生姓名 Sname Cpno 5 CourseSCStudent 或 Sname Cpno 5 Course SC Sno Sname Student 或 Sname Sno Cpno 5 Course SC Sno Sname Student 56 关系代数应用举例 续 例3 查询选修了全部课程的学生号码和姓名 Sno Cno SC Cno Course Sno Sname Student 57 小结 l关系代数运算关系代数运算并 差 交 笛卡尔积 投影 选择 连接 除基本运算并 差 笛卡尔积 投影 选择交 连接 除可以用5种基本运算来表达引进它们并不增加语言的能力 但可以简化表达 58 59 1 Sno Jno J1 SPJ 2 Sno Jno J1 Pno P1 SPJ 60 Sname CITY 天津 Color RED SSPJP Sname CITY 天津 Color RED SSPJP 61 使用了S1供应的所有零件的工程项目号 62 1 Sno Jno J1 SPJ 2 Sno Jno J1 Pno P1 SPJ 63 4 JNO CITY 天津 Color RED SSPJP JNO J JNO CITY 天津 Color RED SSPJP 64 5 Jno Pno SPJ pno SNO s1 SPJ