【正文】 第 2章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù) 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 及形式化定義 關(guān)系操作 關(guān)系的完整性 關(guān)系代數(shù) 關(guān)系演算 ? 1962年， CODESYL發(fā)表 “ 信息代數(shù) ” ，最早應(yīng)用數(shù)學(xué)的方法處理數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。 引：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展 ? 1968年， David Child在 7090機(jī)上實(shí)現(xiàn)了集合論數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 ? 1970年， 在計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)會(huì)刊上發(fā)表題為 “ A Relation Model of Data for Shared Data Banks‖的論文，開(kāi)創(chuàng)了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的新紀(jì)元。以后，他又發(fā)表了多篇論文，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的理論基礎(chǔ)。 ? 與此同時(shí)，美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校也研制了INGRES關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并由 INGRES公司發(fā)展成為 INGRES數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。 ? 20世紀(jì) 70年代末， IBM公司的 San Jose實(shí)驗(yàn)室在 IBM370系列機(jī)上研制的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)System R獲得成功。 ? 1981年， IBM又宣布具有 System R 全部特征的新的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件產(chǎn)品 SQL/DS問(wèn)世。 引：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介 ? 典型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) – System R – University INGRES ? 典型商用系統(tǒng) – ORACLE – SYBASE – INFORMIX – DB2 – INGRES ： 一組具有相同數(shù)據(jù)類(lèi)型的值的集合。 例：自然數(shù)、整數(shù)、實(shí)數(shù)、長(zhǎng)度小于 25子節(jié)的字符串集合、｛ 0， 1｝、大于等于 0且小于100的正整數(shù)。 一、關(guān)系的形式化定義 2. 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｝ 注意： ?所有域的所有取值的一個(gè)組合 ?不能重復(fù) 例： D1＝導(dǎo)師集合 supervisor=張清玫，劉逸 D2＝專(zhuān)業(yè)集合 speciality=計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，信息專(zhuān)業(yè) D3＝研究生集合 postgraduate=李勇，劉晨，王敏 則 D1， D2， D3的笛卡兒積為： D1 D2 D3={(劉逸，信息專(zhuān)業(yè)，劉晨 )， (劉逸，信息專(zhuān)業(yè)，王敏 )， (劉逸，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，李勇 )， (劉逸，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，劉晨 )， (劉逸，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，王敏 )， (劉逸，信息專(zhuān)業(yè)，李勇 )， (張清玫，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，李勇 )， (張清玫，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，劉晨 ), (張清玫，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，王敏 )， (張清玫，信息專(zhuān)業(yè)，李勇 )， (張清玫，信息專(zhuān)業(yè)，劉晨 )， (張清玫，信息專(zhuān)業(yè)，王敏 )， } 元組 ：每一個(gè)元素（ d1， d2， … ， dn）叫做一個(gè) n元組，簡(jiǎn)稱(chēng)元組。 分量 (Component)： 元素中的每一個(gè)值 di叫做一個(gè)分量。 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： M＝ ∏ mi 在上例中，基數(shù)： 2 2 3＝ 12，即D1 D2 D3共有 2 2 3＝ 12個(gè)元組。 i＝ 1 n 笛卡兒積可以表示為一張二維表。表中 的每行對(duì)應(yīng)一個(gè)元組，表中的每列對(duì)應(yīng)一 個(gè)域。 Supervisor Speciality Postgraduate 張清玫 計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè) 李勇 張清玫 計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè) 劉晨 張清玫 計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè) 王敏 張清玫 信息專(zhuān)業(yè) 李勇 張清玫 信息專(zhuān)業(yè) 劉晨 張清玫 信息專(zhuān)業(yè) 王敏 劉逸 計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè) 李勇 劉逸 計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè) 劉晨 劉逸 計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè) 王敏 劉逸 信息專(zhuān)業(yè) 李勇 劉逸 信息專(zhuān)業(yè) 劉晨 劉逸 信息專(zhuān)業(yè) 王敏 3. 關(guān)系： D1 D2 ,… Dn的子集叫做在域D1,D2,…,D n上的關(guān)系，表示為： R(D1,D2,…,D n)。 R為關(guān)系的名字， n是關(guān)系的 目或度(Degree)。 關(guān)系的每個(gè)元素是關(guān)系中的元組，通常用 t表示。 當(dāng) n＝ 1時(shí)，稱(chēng)該關(guān)系為 單元關(guān)系 (Unary relation)。 當(dāng) n＝ 2時(shí)，稱(chēng)該關(guān)系為 二元關(guān)系 (Binary relation)。 關(guān)系是笛卡兒積的有限子集，所以關(guān)系也是一個(gè)二維表，表的每行對(duì)應(yīng)一個(gè)元組，表的每列對(duì)應(yīng)一個(gè)域。由于域可以相同，為了加以區(qū)分，必須對(duì)每列起一個(gè)名字，稱(chēng)為 屬性 (Attribute)。 n目關(guān)系必有 n個(gè)屬性。 注意： (1)關(guān)系是笛卡爾積的有限子集 。 無(wú)限關(guān)系在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中是無(wú)意義的 。 (2)由于笛卡爾積不滿足交換律 ， 即 (d1， d2， … ，dn )≠(d 2， 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） ， 所以為關(guān)系的每個(gè)列附加一個(gè)屬性名以取消關(guān)系元組的有序性 。 候選碼 (Candidate key)：能夠唯一的標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的某一屬性組的值。 在最簡(jiǎn)單的情況下，候選碼只包含一個(gè)屬性。例：選修（ 學(xué)號(hào) ，課程號(hào)，成績(jī)） 在最極端的情況下，關(guān)系模式的所有屬性組是這個(gè)關(guān)系模式的候選碼，稱(chēng)為 全碼（ Allkey）。 例：音樂(lè)會(huì)（ 演奏者，作品，聽(tīng)眾 ） 主碼： 若一個(gè)關(guān)系有多個(gè)候選碼 ， 則選定其中一個(gè)為主碼 （ Primary key） 候選碼的諸屬性稱(chēng)為 主屬性 （ Prime attribute） 。 不包含在任何侯選碼中的屬性稱(chēng)為 非碼屬性 （ Nonkey attribute） ： 對(duì)比 分類(lèi) 型 值 關(guān)系模型 實(shí)體型 實(shí)體集 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù) 關(guān)系模式 關(guān)系 定義： R(U,D,DOM,F) R:關(guān)系名 U:屬性名的集合 D:屬性所來(lái)自的域 DOM:屬性向域的映像的集合 F:屬性間數(shù)據(jù)的依賴(lài)關(guān)系的集合 簡(jiǎn)記： R(U)或 R(A1,A2,…,A n) 二、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(lèi)型的數(shù)據(jù) ， 來(lái)自同一個(gè)域 ② 不同的列可出自同一個(gè)域 其中的每一列稱(chēng)為一個(gè)屬性 不同的屬性要給予不同的屬性名 上例中也可以只給出兩個(gè)域： 人 （ PERSON） =張清玫 ， 劉逸 ， 李勇 ， 劉晨 ， 王敏 專(zhuān)業(yè) （ SPECIALITY） =計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè) ， 信息專(zhuān)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(gè)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（或SUPERVISOR） ,研究生屬性名為POSTGRADUATEPERSON（或POSTGRADUATE） ③ 列的順序無(wú)所謂 列的次序可以任意交換。 遵循這一性質(zhì)的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品 (如 ORACLE)，增加新屬性時(shí)，永遠(yuǎn)是插至最后一列。但也有許多關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品沒(méi)有遵循這一性質(zhì)，例如 FoxPro仍然區(qū)分了屬性順序。 ④ 行的順序無(wú)所謂，行的次序可以任意交換。 遵循這一性質(zhì)的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品 (如 ORACLE)，插入一個(gè)元組時(shí)永遠(yuǎn)插至最后一行 。 但也有許多關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品沒(méi)有遵循這一性質(zhì) ，例如 FoxPro仍然區(qū)分了元組的順序 。 ⑤ 任意兩個(gè)元組候選碼不能完全相同 。 ⑥ 分量必須取原子值 每一個(gè)分量都必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。這是規(guī)范條件中最基本的一條。 三、 關(guān)系模型概述 ?關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ?基本的關(guān)系操作 ?關(guān)系完整性約束 ?單一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ——關(guān)系 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常單一。在用戶看來(lái)，現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體以及實(shí)體間的各種聯(lián)系均用關(guān)系來(lái)表示。在用戶看來(lái)，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表。 包括 ： 查詢(xún) ： 選擇 (Select)、投影(Project)、連接 (Jion)、除 (Divide)、并(Union)、交 (Intersection)、差(Difference)、笛卡爾積和 增加 (Insert)、 刪除 (Delete)、 修改 (Update)等操作 。