第3章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本理論(已修改)
2025-08-01 09:53 本頁(yè)面
【正文】 第 3章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本理論 馮萬(wàn)利 本章重要概念 ※ (1) 基本概念 關(guān)系數(shù)據(jù)模型，關(guān)鍵碼（主鍵和外鍵），關(guān)系的定義和性質(zhì)，三類完整性規(guī)則， ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則，過(guò)程性語(yǔ)言與非過(guò)程性語(yǔ)言。 ※ (2 ) 關(guān)系代數(shù) 五個(gè)基本操作，四個(gè)組合操作，七個(gè)擴(kuò)充操作。 ※ (3) 關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的優(yōu)化 關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的等價(jià)及等價(jià)轉(zhuǎn)換規(guī)則，啟化式優(yōu)化算法。 主要內(nèi)容 ※ ? 關(guān)系模式 ? 關(guān)系操作 ※ ? 關(guān)系的三類完整性約束 ? 實(shí)體完整性 ? 參照完整性 ? 用戶自定義完整性 ※ ? 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算 ? 專門的關(guān)系運(yùn)算 ? 關(guān)系代數(shù)表達(dá)式及其應(yīng)用實(shí)例 ※ * ? 元組關(guān)系演算 ? 域關(guān)系演算 ※ 查詢優(yōu)化 ? 查詢優(yōu)化的一般策略 ? 代數(shù)表達(dá)式的等價(jià)變換規(guī)則 ? 優(yōu)化算法 關(guān)系模式 ※ 每個(gè)關(guān)系都有一個(gè)模式，稱為關(guān)系模式 (Relation Schema)，由一個(gè)關(guān)系名及它的所有屬性名構(gòu)成。 ※ 在關(guān)系模式中，字段稱為屬性，字段值稱為屬性值，記錄類型稱為關(guān)系模式。在圖 ： ? 關(guān)系模式名是 R ? 記錄稱為元組（ tuple） ? 元組的集合稱為關(guān)系（ relation）或?qū)嵗?instance） ※ 一般用前面的大寫英語(yǔ)字母 A、 B、 C、 ? 表示單個(gè)屬性，用后面的大寫字母 ? 、 W、 X、 Y、 Z表示屬性集，用小寫字母表示屬性值。 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的術(shù)語(yǔ) 關(guān)系模型的術(shù)語(yǔ) A B C D E a1 b1 c1 d1 e1 a2 b2 c2 d2 e2 a3 b3 c3 d3 e3 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的術(shù)語(yǔ) 關(guān)系模型的術(shù)語(yǔ) 字段 ,數(shù)據(jù)項(xiàng) 屬性 記錄類型 關(guān)系模式 記錄 1 元組 1 記錄 2 元組 2 記錄 3 元組 3 字段值 屬性值 文件 關(guān)系（或?qū)嵗? 關(guān)系具有的特點(diǎn) ※ ⑴ 關(guān)系（表）可以看成是由行和列交叉組成的二維表格。它表示的是一個(gè)實(shí)體集合。 ※ ⑵ 表中一行稱為一個(gè)元組，可用來(lái)表示實(shí)體集中的一個(gè)實(shí)體。 ※ ⑶ 表中的列稱為屬性，給每一列起一個(gè)名稱即屬性名，表中的屬性名不能相同。 ※ ⑷ 列的取值范圍稱為域，同列具有相同的域，不同的列可有相同的域。 ? 例如， SEX的取值范圍是 {M（男）， F（女） }， AGE為整數(shù)域。 ※ ⑸ 表中任意兩行（元組）不能相同。能惟一標(biāo)識(shí)表中不同行的屬性或?qū)傩越M稱為主鍵。 關(guān)系的性質(zhì) ※ 屬性值是原子的，不可分解。 ※ 沒(méi)有重復(fù)元組。 ※ 沒(méi)有行序。 ※ 理論上沒(méi)有列序，但一般使用時(shí)都有列序。 關(guān)鍵碼和表之間的聯(lián)系 ※ 超鍵：在一個(gè)關(guān)系中，能惟一標(biāo)識(shí)元組的屬性或?qū)傩约Q為關(guān)系的超鍵。 ※ 候選鍵：如果一個(gè)屬性集能惟一標(biāo)識(shí)元組，且又不含有多余的屬性，那么這個(gè)屬性集稱為關(guān)系的候選鍵。 ※ 主鍵：若一個(gè)關(guān)系中有多個(gè)候選鍵，則選其中的一個(gè)為關(guān)系的主鍵。 ※ 外鍵：若一個(gè)關(guān)系 R中包含有另一個(gè)關(guān)系 S的主鍵所對(duì)應(yīng)的屬性組 F，則稱 F為 R的外鍵。并稱關(guān)系 S為參照關(guān)系，關(guān)系 R為依賴關(guān)系。 關(guān)系模式舉例 ※ 例如，學(xué)生關(guān)系和系部關(guān)系分別為： ? 學(xué)生（ SNO， SNAME， SEX， AGE， SDNO） ? 系部（ SDNO， SDNAME， CHAIR） ※ 學(xué)生關(guān)系的主鍵是 SNO，系部關(guān)系的主鍵為 SDNO，在學(xué)生關(guān)系中， SDNO是它的外鍵。 ※ 更確切地說(shuō)， SDNO是系部表的主鍵，將它作為外鍵放在學(xué)生表中，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)表之間的聯(lián)系。 ※ 在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，表與表之間的聯(lián)系就是通過(guò)公共屬性實(shí)現(xiàn)的。 ※ 我們約定，在主鍵的屬性下面加下劃線，在外鍵的屬性下面加波浪線。 關(guān)系模式、關(guān)系子模式和存儲(chǔ)模式 SNO SNAME AGE SEX SDEPT S C CNO CNAME CDEPTE TNAME SC M N GRADE ※ 例 下圖是一個(gè)教學(xué)模型的實(shí)體聯(lián)系圖。實(shí)體類型“學(xué)生”的屬性 SNO、 SNAME、 SEX、AGE、 SDEPT分別表示學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名、性別、年齡和學(xué)生所在系部；實(shí)體類型“課程”的屬性 CNO、 CNAME、CDEPT、 TNAME分別表示課程號(hào)、課程名、課程所屬系和任課教師。學(xué)生用 S表示，課程用 C表示。 S和 C之間有 M:N的聯(lián)系（一個(gè)學(xué)生可選多門課程，一門課程可以被多個(gè)學(xué)生選修），聯(lián)系類型 SC的屬性成績(jī)用 GRADE表示。右圖表示的實(shí)體聯(lián)系圖（ ER圖）。 關(guān)系模式是對(duì)關(guān)系的描述，它包括模式名，組成該關(guān)系的諸屬性名、值域名和模式的集合。具體的關(guān)系稱為實(shí)例。 關(guān)系模式 ※ 該圖表示的學(xué)生情況的部分轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的關(guān)系模式為： S(SNO,SNAME,SEX,AGE,SDPET)關(guān)系模式 S描述了學(xué)生的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是下表中學(xué)生實(shí)體的關(guān)系模式。其中 SNO， CNO為關(guān)系 SC的主鍵， SNO、CNO又分別為關(guān)系 SC的兩個(gè)外鍵。 SNO SNAME SEX AGE SDEPT S1 程曉 晴 F 21 CS S2 姜 云 F 20 IS S3 李小 剛 M 21 CS 學(xué)生關(guān)系模式 S(SNO， SNAME， SEX， AGE， SDPET) 選修關(guān)系模式 SC( SNO， CNO， GRADE) 課程關(guān)系模式 C(CNO， CNAME， CDEPT， TNAME) SNO CNO GRADE S1 C1 87 S1 C2 78 S1 C3 90 S2 C1 67 S2 C2 79 S2 C3 56 S3 C1 80 S3 C2 76 S3 C3 92 學(xué)生關(guān)系實(shí)例如下表；選修關(guān)系實(shí)例如右表。 關(guān)系模式 (9) CNO CNAME CDEPT TNAME C1 高等數(shù)學(xué) IS 王紅衛(wèi) C2 數(shù)據(jù)庫(kù)原理 CS 李紹麗 C3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) CS 劉 良 課程關(guān)系實(shí)例如下表： 關(guān)系子模式 ※ 用戶使用的數(shù)據(jù)不直接來(lái)自關(guān)系模式中的數(shù)據(jù)，而是從若干關(guān)系模式中抽取滿足一定條件的數(shù)據(jù)構(gòu)成關(guān)系子模式。關(guān)系子模式是用戶所需數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，其中包括這些數(shù)據(jù)來(lái)自哪些模式和應(yīng)滿足哪些條件。 ※ 例 用戶需要用到成績(jī)子模式G(SNO,SNAME,CNO,GRADE)。子模式 G對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)源于表 S和表 SC，構(gòu)造時(shí)應(yīng)滿足它們的 SNO值相等。子模式 G的構(gòu)造過(guò)程如下圖所示。 SNO SNAME CNO GRADE S1 程曉晴 C1 87 S2 姜 云 C1 67 … … … … SNO SNAME SEX AGE SDEPT S1 程曉 晴 F 21 CS S2 姜 云 F 20
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