【正文】 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 Tel: 025－ 83587712 The Principles and Applicatios of DataBase 數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用 董有福 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 第二章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫 167。 相關(guān)基本概念 167。 關(guān)系數(shù)據(jù)語言 167。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計 167。 關(guān)系模式規(guī)范化 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 ,1970年提出關(guān)系模型理論 ? 大型共享數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的關(guān)系模型 單一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 扁平的二維表 以關(guān)系的形式來描述現(xiàn)實世界 ? 實體 (學(xué)生、課程 ) ? 實體間聯(lián)系 (學(xué)生選課表 ) 關(guān)系模型 (Relational Model) 姓 名 出生 性別 畢業(yè)學(xué)校及年份 籍 貫 宿 舍 電 話劉肖驄 男 蘭州大學(xué) 99 甘　肅 13533 62207 2 29江樟焰 75. 0 5 男 江西師大 98 江 西 13533 62207 2 29劉 楊 男 東北大學(xué) 93 河 北 13533 62207 2 29范一大 男 華東工學(xué)院 90 內(nèi)蒙古 生地樓 622 060 04周海麗 75. 07 女 北京師大 98 青 海 11208 622 067 92卓 莉 73. 05 女 湘潭師院 96 湖 南 11208 622 067 92丁 燕 76. 07 女 北京師大 97 安 徽 11208 622 067 92徐小麗 77. 09 女 南京大學(xué) 99 江 蘇 11208 622 067 92侯會喬 71. 09 女 河北建工學(xué)院 95 河 北 11208 622 067 92何立環(huán) 75. 11 女 內(nèi)蒙古大學(xué) 99 內(nèi)蒙古 12226 622 047 88關(guān)系名 (二維表格 )：資源所 99碩名單 主鍵 (PRIMARY KEY) 域 (DOMAIN) 列 (字段、屬性 ) ...... . . . . . . 行(記錄) 元組分量 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 域 (Domain)： 是值的集合 (值域 ) ? 在關(guān)系中用域來表示屬性的 取值范圍 ? 域中所包含的值的個數(shù)稱域的基數(shù) (用 m表示 ) 例： D1={李平，張紅，王鋼 } M1=3 D2={男，女 } M2=2 D3={17， 18， 19} M3=3 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 關(guān)系的數(shù)學(xué)定義 ? 關(guān)系頭 (模式，型 ) ? 是關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述（關(guān)系框架） ? 關(guān)系頭相對固定 ? 關(guān)系體 (實例，值 ) ? 是指關(guān)系結(jié)構(gòu)中的內(nèi)容（數(shù)據(jù)值） ? 關(guān)系體隨時間變化（隨數(shù)據(jù)更新而變化） 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 ? 關(guān)系結(jié)構(gòu)的描述稱為關(guān)系模式 (Relation Schema) ? 關(guān)系模式的表示方法： R(A1,A2,… An) 其中： R 為關(guān)系名； A1,A2,… An 為屬性名 ? 關(guān)系模式就是關(guān)系的框架（表框架） ? 它是對關(guān)系結(jié)構(gòu)的描述 例 :學(xué)生 (學(xué)號 ,姓名 ,年齡 ,性別 ,部門 ) 關(guān)系模式 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 數(shù)據(jù)庫模式 (Schema) ? 是整個數(shù)據(jù)庫中關(guān)系模式的集合 ? 是數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的邏輯設(shè)計 (型 ) 數(shù)據(jù)庫實例 ? 給定時刻數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的一個快照：內(nèi)容或狀態(tài) (值 ) 關(guān)系數(shù)據(jù)庫 （所有的關(guān)系構(gòu)成） 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 數(shù)據(jù)庫 文件 1 文件 2 文件 n 文件 n1 記錄 1 記錄 2 記錄 n1 記錄 n 數(shù)據(jù)項 1 數(shù)據(jù)項 2 數(shù)據(jù)項 n1 數(shù)據(jù)項 n …... …... …... 姓名、性別等 若干學(xué)生（記錄） 學(xué)生文件（關(guān)系） 學(xué)生數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)組織的層次 數(shù)據(jù)項 ? 個體的某個特征 ? 不能再分成有意義的單位。 記錄 –與某個特殊對象或活動有關(guān)的所有數(shù)據(jù)項組成 文件 –與某個特定主題相關(guān)的數(shù)據(jù)記錄的集合。 數(shù)據(jù)庫 (Database) –綜合的、相關(guān)的數(shù)據(jù)文件文件集合 –數(shù)據(jù)庫中包括了數(shù)據(jù)，它們之間的聯(lián)系 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 學(xué)生成績視圖 學(xué) 號 姓 名 課程名 成 績 950101 張 鋼 數(shù)據(jù)庫 95 ? ? ? ? 學(xué)生 選課 課程 學(xué)號 姓名 年齡 ?? 學(xué) 號 課程號 成績 課程號 課程名 ?? 9501001 張鋼 17 ?? 950101 101 95 101 數(shù)據(jù)庫 ?? 950102 李明 16 ?? 950101 102 92 102 C 語言 ?? ?? ?? ? ?? 950102 101 90 ? ?? ?? ? ? ? 960781 ? ? 視圖： 是從一個或幾個基本關(guān)系 (表 )中導(dǎo)出來的表 ?舉例：學(xué)生成績視圖 grade_view(學(xué)號 ,姓名 ,課名 ,成績 ) 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 碼： 在給定關(guān)系中，具有唯一標(biāo)識元組的一個或一組屬性 候選碼： 關(guān)系中具有碼特性的屬性或?qū)傩越M有多個 主碼 (主鍵 ) ： 從候選碼中選擇一個作為關(guān)系的主碼 ? 每個關(guān)系都必定有且只有一個主碼 ? 對于一個關(guān)系 ,主碼一經(jīng)選定 ,通常是不能隨意改變 主屬性 （包含在主碼中的屬性） amp。非主屬性 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 職工表 職工編號 部門編號 姓名 性別 ?? 部門表 部門編號 部門名 9801 01 張 山 男 ?? 01 經(jīng)理辦公室 9802 02 萬 名 男 ?? 02 人事部 9803 李 娟 女 ?? 03 公關(guān)部 9804 01 張海燕 女 ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? 外部碼： 如果關(guān)系 R2的一個或一組屬性不是 R2的主碼，而是另一關(guān)系 R1的主碼，則該屬性或?qū)傩越M成為關(guān)系 R2的 外部碼 。 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 列是同質(zhì)的 (為同類型數(shù)據(jù)且來自同一個域 ) 不同的屬性要給予不同的屬性名 列的順序無所謂 ,可以任意交換 任意兩個元組不能完全相同 行的順序無所謂 ,可以任意交換 每一個分量必須是不可分的數(shù)據(jù)項 ? 滿足該條件的關(guān)系稱為規(guī)范化關(guān)系！ 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 其 它 個 人 信 息姓 名 出生 性別畢業(yè)學(xué)校及年份 籍 貫 宿 舍 電 話劉肖驄 男 蘭州大學(xué) 99 甘　肅 13533 62207 2 29江樟焰 75. 0 5 男 江西師大 98 江 西 13533 62207 2 29劉 楊 男 東北大學(xué) 93 河 北 13533 62207 2 29范一大 男 華東工學(xué)院 90 內(nèi)蒙古 生地樓 622060 04周海麗 75. 07 女 北京師大 98 青 海 11208 622067 92卓 莉 73. 05 女 湘潭師院 96 湖 南 11208 622067 92丁 燕 76. 07 女 北京師大 97 安 徽 11208 622067 92徐小麗 77. 09 女 南京大學(xué) 99 江 蘇 11208 622067 92侯會喬 71. 09 女 河北建工學(xué)院 95 河 北 11208 622067 92何立環(huán) 75. 11 女 內(nèi)蒙古大學(xué) 99 內(nèi)蒙古 12226 622047 88不能出現(xiàn)表中有表、列中有列的情況。 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 關(guān)系模型三要素 ? 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 實體和實體間聯(lián)系均由單一的結(jié)構(gòu)類型即關(guān)系來表示 ? 關(guān)系操作 集合操作方式 amp。高度非過程化（關(guān)系數(shù)據(jù)語言） ? 關(guān)系的完整性 實體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 實體完整性 在關(guān)系中，要求 主碼 的值 不能 為 空值 或 部分為空值 的約束條件稱為實體的完整性。 (空值 是 “ 不知道 ” 或 “ 無意義 ” 的值 ) ? 若屬性 A是基本關(guān)系 R的主屬性，則屬性 A不能取空值 ? 例如： – 選修（學(xué)號，課程號，成績） – 人（身份證號，姓名，家庭住址，出生日期， ...） ? 實體應(yīng)該是可區(qū)分的，主碼是區(qū)分實體的唯一性標(biāo)識， 因此不能為空（即不能不知道）。 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 參照完整性 如果關(guān)系 R2的外部碼 X與關(guān)系 R1的主碼相符 ,那么外部碼 X的每個值必須在關(guān)系 R1中主碼的值中能找到 ,或者取空值－－參照完整性 ? 舉例： – S(sno,name,age,sex,deptno), D(deptno,deptname) – S(sno,name,age), C(o,ame), SC(sno,o,grade) ? 注意 : 外碼或者取空值，或者取參照關(guān)系中的主碼值； 外部碼與主碼的對應(yīng)提供了一種實現(xiàn)兩個關(guān)系聯(lián)系的方法。 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 參照完整性 ? 外碼是否可以可以接受空值的問題 ? 依賴于具體應(yīng)用環(huán)境。 例 1：職工－部門數(shù)據(jù)庫包含職工表 EMP和部門表 DEPT DEPT關(guān)系的主碼為部門號 Deptno（主鍵） 2 、 EMP關(guān)系的主碼為職工號 Empno, 外碼為部門號 Deptno（外鍵） 稱 DEPT為被參照關(guān)系或目標(biāo)關(guān)系， EMP為參照關(guān)系； ? 某元組的這一列若為空值，表示這個職工尚未分配到任何具體的部門工作和應(yīng)用環(huán)境的語義是相符 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 參照完整性 ? 外碼是否可以可以接受空值的問題 ? 依賴于具體應(yīng)用環(huán)境。 例 2：學(xué)生－選課數(shù)據(jù)庫 Student關(guān)系為被參照關(guān)系，其主碼為 Sno。 SC為參照關(guān)系，外碼為 Sno。 ? 若 SC的 Sno為空值：表明尚不存在的某個學(xué)生，或者某個不知學(xué)號的學(xué)生，選修了某門課程，其成績記錄在 Grade中與學(xué)校的應(yīng)用環(huán)境是不相符的，因此 SC的 Sno列不能取空值。 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 用戶定義完整性 ? 針對某個具體數(shù)據(jù)庫的約束條件，由應(yīng)用環(huán)境決定， 它反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求。 ? 例如：某個屬性必須取唯一值，某些屬性值之間應(yīng)滿足一定的函數(shù)關(guān)系，某個屬性的取值范圍等等； ? 關(guān)系模型應(yīng)提供定義和檢驗這類完整性的機制，以便用統(tǒng)一的系統(tǒng)的方法處理它們而不要由應(yīng)用程序來承擔(dān)這一功能。 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 關(guān)系模型優(yōu)點 ? 提供單一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式 ， 具有高度簡明性和精確性； ? 關(guān)系模型的邏輯結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的操作完全獨立于數(shù)據(jù)存儲方式 ， 具有