【正文】 第 2章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫 關(guān)系數(shù)據(jù)庫概述 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 關(guān)系的完整性 關(guān)系代數(shù) 關(guān)系演算 關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 小結(jié) 關(guān)系數(shù)據(jù)庫簡介 ?系統(tǒng)而嚴格地提出關(guān)系模型的是美國IBM公司的 – 1970年提出關(guān)系數(shù)據(jù)模型 ? , ―A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks‖, 《 Communication of the ACM》 ,1970 – 之后 ， 提出了關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算的概念 – 1972年提出了關(guān)系的第一 、 第二 、 第三范式 – 1974年提出了關(guān)系的 BC范式 關(guān)系數(shù)據(jù)庫簡介 ?關(guān)系數(shù)據(jù)庫應(yīng)用數(shù)學(xué)方法來處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù) ? 80年代后 ， 關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)成為最重要 、最流行的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 關(guān)系數(shù)據(jù)庫簡介 ? 典型實驗系統(tǒng) – System R – University INGRES ? 典型商用系統(tǒng) – ORACLE – SYBASE – DB2 – SQL Server – INFORMIX – INGRES 第 2章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫 關(guān)系數(shù)據(jù)庫概述 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 關(guān)系的完整性 關(guān)系代數(shù) 關(guān)系演算 關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 小結(jié) 關(guān)系數(shù)據(jù)庫概述 ?關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是支持關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) ?關(guān)系模型的組成 – 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) – 關(guān)系操作集合 – 關(guān)系完整性約束 1. 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ?單一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 關(guān)系 – 現(xiàn)實世界的實體以及實體間的各種聯(lián)系均用關(guān)系來表示 ?數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu) 二維表 – 從用戶角度 ， 關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表 。 2. 關(guān)系操作 ? 1) 常用的關(guān)系操作 ? 2) 關(guān)系操作的特點 ? 3) 關(guān)系數(shù)據(jù)語言的種類 ? 4) 關(guān)系數(shù)據(jù)語言的特點 關(guān)系操作 (續(xù)） ? 1) 常用的關(guān)系操作 – 查詢 ? 選擇 、 投影 、 連接 、 除 、 并 、 交 、 差 – 數(shù)據(jù)更新 ? 插入 、 刪除 、 修改 – 查詢的表達能力是其中最主要的部分 關(guān)系操作（續(xù)） ? 2) 關(guān)系操作的特點 – 集合操作方式 ， 即操作的對象和結(jié)果都是集合 。 ? 非關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操作方式：一次一記錄 ? 文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)操作方式 關(guān)系操作（續(xù)） ? 3) 關(guān)系數(shù)據(jù)語言的種類 – 關(guān)系代數(shù)語言 ? 用 對關(guān)系的運算 來表達查詢要求 ? 典型代表： ISBL 關(guān)系操作（續(xù)） ? 關(guān)系數(shù)據(jù)語言的種類 （ 續(xù) ） – 關(guān)系演算語言：用 謂詞 來表達查詢要求 ? 元組關(guān)系演算語言 – 謂詞變元的基本對象是元組變量 – 典型代表： APLHA, QUEL ? 域關(guān)系演算語言 – 謂詞變元的基本對象是域變量 – 典型代表： QBE – 具有關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算雙重特點的語言 ? 典型代表： SQL 關(guān)系操作（續(xù)） ? 4) 關(guān)系數(shù)據(jù)語言的特點 – 關(guān)系語言是一種高度非過程化的語言 ? 存取路徑的選擇由 DBMS的優(yōu)化機制來完成 ? 用戶不必用循環(huán)結(jié)構(gòu)就可以完成數(shù)據(jù)操作 – 能夠嵌入高級語言中使用 – 關(guān)系代數(shù) 、 元組關(guān)系演算和域關(guān)系演算三種語言在表達能力上完全等價 3. 關(guān)系的三類完整性約束 ?實體完整性 – 通常由關(guān)系系統(tǒng)自動支持 ?參照完整性 – 早期系統(tǒng)不支持 ， 目前大型系統(tǒng)能自動支持 ?用戶定義的完整性 – 反映應(yīng)用領(lǐng)域需要遵循的約束條件 ， 體現(xiàn)了具體領(lǐng)域中的語義約束 – 用戶定義后由系統(tǒng)支持 第 2章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫 關(guān)系數(shù)據(jù)庫概述 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 關(guān)系的完整性 關(guān)系代數(shù) 關(guān)系演算 關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 小結(jié) 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ?關(guān)系模型建立在集合代數(shù)的基礎(chǔ)上 ?關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念 – 關(guān)系 – 關(guān)系模式 – 關(guān)系數(shù)據(jù)庫 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? ? ? 一、 關(guān)系 ?⒈ 域 （ Domain） ? 2. 笛卡爾積 （ Cartesian Product） ? 3. 關(guān)系 （ Relation） ⒈ 域（ Domain） ?域 是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合 。 – 例 ? 整數(shù) ? 實數(shù) ? 指定長度的字符串集合 ? 介于某個取值范圍的整數(shù) ? {?男 ’ ， ‘ 女 ’ } ? 介于某個取值范圍的日期 2. 笛卡爾積（ Cartesian Product） ? 1) 笛卡爾積 給定一組域 D1， D2， … ， Dn，這些域中可以有相同的。 D1， D2， … ， Dn的 笛卡爾積為： D1 D2 … Dn＝ {(d1, d2, … , dn)｜ di?Di， i＝ 1, 2, … , n｝ – 所有域的所有取值的一個組合 – 不能重復(fù) 笛卡爾積（續(xù) ) 例 給出三個域： D1=SUPERVISOR ={ 張清玫 ， 劉逸 } D2=SPECIALITY={計算機專業(yè) ， 信息專業(yè) } D3=POSTGRADUATE={李勇 ， 劉晨 ， 王敏 } 則 D1， D2， D3的笛卡爾積為： D1 D2 D3 ＝ ｛ (張清玫 ， 計算機專業(yè) ， 李勇 )， (張清玫 ， 計算機專業(yè) ， 劉晨 )， (張清玫 ， 計算機專業(yè) ， 王敏 )， (張清玫 ， 信息專業(yè) ， 李勇 )， (張清玫 ， 信息專業(yè) ， 劉晨 )， (張清玫 ， 信息專業(yè) ， 王敏 )， (劉逸 ， 計算機專業(yè) ， 李勇 )， (劉逸 ， 計算機專業(yè) ， 劉晨 )， (劉逸 ， 計算機專業(yè) ， 王敏 )， (劉逸 ， 信息專業(yè) ， 李勇 )， (劉逸 ， 信息專業(yè) ， 劉晨 )， (劉逸 ， 信息專業(yè) ， 王敏 ) ｝ 笛卡爾積（續(xù) ) ? 2) 元組 （ Tuple） – 笛卡爾積中每一個元素 （ d1， d2， … ， dn） 叫作一個 n元組 （ ntuple） 或簡稱 元組 。 例 ? 3) 分量（ Component） – 笛卡爾積元素（ d1， d2， … ， dn）中的每一個值 di叫作一個 分量 。 例 笛卡爾積（續(xù) ) ? 4) 基數(shù) （ Cardinal number） – 若 Di（ i＝ 1， 2， … ， n） 為有限集 ， 其基數(shù)為 mi（ i＝ 1， 2， … ， n） ， 則 D1 D2 … Dn的基數(shù) M為： 在上例中，基數(shù)： 2 2 3＝ 12，即D1 D2 D3共有 2 2 3＝ 12個元組 mM in1i ?? ?笛卡爾積（續(xù) ) ? 5)笛卡爾積的表示方法 – 笛卡爾積可表示為一個二維表 。 表中的每行對應(yīng)一個元組 ， 表中的每列對應(yīng)一個域 。 在上例中 ， 12個元組可列成一張二維表 表 2 . 1 D1， D2， D3的笛卡爾積S U PE R V I S O R S PE C I A L I T Y PO S T G R A D U A T E張清玫 計算機專業(yè) 李勇張清玫 計算機專業(yè) 劉晨張清玫 計算機專業(yè) 王敏張清玫 信息專業(yè) 李勇張清玫 信息專業(yè) 劉晨張清玫 信息專業(yè) 王敏劉逸 計算機專業(yè) 李勇劉逸 計算機專業(yè) 劉晨劉逸 計算機專業(yè) 王敏劉逸 信息專業(yè) 李勇劉逸 信息專業(yè) 劉晨劉逸 信息專業(yè) 王敏笛卡爾積（續(xù) ) 表 2 . 1 D1， D2， D3的笛卡爾積S U PE R V I S O R S PE C I A L I T Y PO S T G R A D U A T E張清玫 計算機專業(yè) 李勇張清玫 計算機專業(yè) 劉晨張清玫 計算機專業(yè) 王敏張清玫 信息專業(yè) 李勇張清玫 信息專業(yè) 劉晨張清玫 信息專業(yè) 王敏劉逸 計算機專業(yè) 李勇劉逸 計算機專業(yè) 劉晨劉逸 計算機專業(yè) 王敏劉逸 信息專業(yè) 李勇劉逸 信息專業(yè) 劉晨劉逸 信息專業(yè) 王敏3. 關(guān)系（ Relation） ? 1) 關(guān)系 – D1 D2 … Dn的子集叫作在域 D1, D2, … , Dn上的 關(guān)系 ， 表示為 R（ D1， D2， … ， Dn） R： 關(guān)系名 n： 關(guān)系的 目 或 度 （ Degree） 關(guān)系（續(xù)） ? 1) 關(guān)系 (續(xù) ) – 注意 ? 關(guān)系是笛卡爾積的有限子集 。 無限關(guān)系在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中是無意義的 。 ? 由于笛卡爾積不滿足交換律 ， 即 (d1， d2， … ， dn )≠(d2， d1， … ， dn ) 但關(guān)系滿足交換律 ， 即 (d1， d2 ， … ， di ， dj ， … ， dn） =（ d1， d2 ， … ， dj ， di， … ， dn） （ i， j = 1， 2， … ， n） 解決方法：為關(guān)系的每個列附加一個屬性名以取消關(guān)系元組的有序性 關(guān)系（續(xù)） 例 在表 的笛卡爾積中取出有實際意義的元組 來構(gòu)造關(guān)系 關(guān)系： SAP(SUPERVISOR， SPECIALITY， POSTGRADUATE) – 關(guān)系名 ， 屬性名 假設(shè)： 導(dǎo)師與專業(yè)： 1:1， 導(dǎo)師與研究生： 1:n 于是： SAP關(guān)系可以包含三個元組 ｛ (張清玫 ， 信息專業(yè) ， 李勇 )， (張清玫，信息專業(yè)，劉晨 )， (劉逸，信息專業(yè)，王敏 ) } 關(guān)系（續(xù)） ? 2) 元組 – 關(guān)系中的每個元素是關(guān)系中的 元組 ， 通常用 t 表示 。 ? 3) 單元關(guān)系與二元關(guān)系 – 當 n=1時 ， 稱該關(guān)系為 單元 關(guān)系 （ Unary relation） 。 – 當 n=2時 ， 稱該關(guān)系為 二元 關(guān)系 （ Binary relation） 。 關(guān)系（續(xù)） ? 4) 關(guān)系的表示 – 關(guān)系也是一個二維表 ， 表的每行對應(yīng)一個元組 ， 表的每列對應(yīng)一個域 。 表 2 . 2 S A P 關(guān)系S U P E R V I S O R S P E C I A L I T Y P O S T G R A D U A T E張清玫 信息專業(yè) 李勇張清玫 信息專業(yè) 劉晨劉逸 信息專業(yè) 王敏關(guān)系（續(xù)） ? 5) 屬性 – 關(guān)系中不同列可以對應(yīng)相同的域 ， 為了加以區(qū)分 ， 必須對每列起一個名字 ， 稱為 屬性（ Attribute） 。 – n目關(guān)系必有 n個屬性 。 關(guān)系（續(xù)） ? 6) 碼 – 候選碼 ? 若關(guān)系中的某一屬性組的值能唯一地標識一個元組 ， 則稱該屬性組為 候選碼 （ Candidate key） 。 ? 候選碼的諸屬性稱為 主屬性 （ Prime attribute） 。 ? 不包含在任何侯選碼中的屬性稱為非碼屬性（ Nonkey attribute） 。 ? 在最簡單的情況下 ， 候選碼只包含一個屬性 。 在最極端的情況下 ， 關(guān)系模式的所有屬性組是這個關(guān)系模式的候選碼 ， 稱為 全碼 （ Allkey） 。 關(guān)系（續(xù)） ?碼 (續(xù) ) – 主碼 ? 若一個關(guān)系有多個候選碼 ， 則選定其中一個為 主碼 （ Primary key） 。 關(guān)系（續(xù)） ? 7) 三類關(guān)系 – 基本關(guān)系 （ 基本表或基表 ） ? 實際存在的表，是實際存儲數(shù)據(jù)的邏輯表示 – 查詢表 ? 查詢結(jié)果對應(yīng)的表 – 視圖表 ? 由基本表或其他視圖表導(dǎo)出的表 ， 是虛表 ， 不對應(yīng)實際存儲的數(shù)據(jù) 關(guān)系（續(xù)） ? 8) 基本關(guān)系的性質(zhì) – ① 列是同質(zhì)的 （ Homogeneous） ? 每一列中的分量是同一類型的數(shù)據(jù) ， 來自同一個域 。 – ② 不同的列可出自同一個域 ? 其中的每一列稱為一個屬性 ? 不同的屬性要給予不同的屬性名 關(guān)系（續(xù)） 例 ： 上例中也可以只給出兩個域： 人 （ PERSON） =張清玫 ， 劉逸 ， 李勇 ， 劉晨 ， 王敏 專業(yè) （ SPECIALITY） =計算機專業(yè) ， 信息專業(yè) SAP關(guān)系的導(dǎo)師屬性和研究生屬性都從 PERSON域中取值 。 為了避免混淆 ， 必須給這兩個屬性取不同的屬性名 ， 而不能直接使用域名 。 例 如 定 義 導(dǎo) 師 屬 性 名 為 SUPERVISORPERSON （