数据库系统概论(第五版)PPT第2章专题培训课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,An Introduction to Database System,中国人民大学,数据库系统概论,An Introduction to Database System,中国人民大学,数据库系统概论,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,An Introduction to Database System,An Introduction to Database System,中国人民大学,数据库系统概论,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,An Introduction to Database System,An Introduction to Database System,中国人民大学,数据库系统概论,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,An Introduction to Database System,An Introduction to Database System,中国人民大学,数据库系统概论,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,An Introduction to Database System,关系数据库简介,提出关系模型的是美国,IBM,公司的,E.F.Codd,1970,年提出关系数据模型,E.F.Codd,“A Relational Model of Data for Large,Shared Data Banks”,Communication of the,ACM,1970,之后，提出了关系代数和关系演算的概念,1972,年提出了关系的第一、第二、第三范式,1974,年提出了关系的,BC,范式,第二章 关系数据库,2.1,关系数据结构及形式化定义,2.2,关系操作,2.3,关系的完整性,2.4,关系代数,2.5 *,关系演算,2.6,小结,2.1,关系数据结构及形式化定义,2.1.1,关系,2.1.2,关系模式,2.1.3,关系数据库,2.1.4,关系模型的存储结构,2.1.1,关系,单一的数据结构,-,关系,现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系来表示,逻辑结构,-,二维表,从用户角度，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表,建立在集合代数的基础上,关系（续）,1.,域（,Domain,）,2.,笛卡尔积（,Cartesian Product,）,3.,关系（,Relation,）,1.,域（,Domain,）,域,是一组具有相同数据类型的值的集合。例,:,整数,实数,介于某个取值范围的整数,指定长度的字符串集合,男，女,.,2.,笛卡尔积（,Cartesian Product,）,笛卡尔积,给定一组域,D,1,，,D,2,，,，,D,n,，,允许其中某些域是相同,的。,D,1,，,D,2,，,，,D,n,的,笛卡尔积,为：,D,1,D,2,D,n,（,d,1,，,d,2,，,，,d,n,）,d,i,D,i,，,i,1,，,2,，,，,n,所有域的所有取值的一个组合,不能重复,笛卡尔积（续）,元组,（,Tuple,）,笛卡尔积中每一个元素（,d1,，,d2,，,，,dn,）叫作一个,n,元组（,n-tuple,）或简称元组,(,张清玫，计算机专业，李勇,),、,(,张清玫，计算机专业，刘晨,),等 都是元组,分量,（,Component,）,笛卡尔积元素（,d,1,，,d,2,，,，,d,n,）中的每一个值,d,i,叫作一个,分量,张清玫、计算机专业、李勇、刘晨等都是分量,笛卡尔积（续）,基数（,Cardinal number,）,若,D,i,（,i,1,，,2,，,，,n,）为有限集，其基数为,m,i,（,i,1,，,2,，,，,n,），则,D,1,D,2,D,n,的基数,M,为：,笛卡尔积的表示方法,笛卡尔积可表示为一张二维表,表中的每行对应一个元组，表中的每列对应一个域,笛卡尔积（续）,例如,，,给出,3,个域：,D1=,导师集合,SUPERVISOR=,张清玫，刘逸,D2=,专业集合,SPECIALITY=,计算机专业，信息专业,D3=,研究生集合,POSTGRADUATE=,李勇，刘晨，王敏,D1,，,D2,，,D3,的笛卡尔积为,笛卡尔积（续）,D1,D2,D3,(,张清玫，计算机专业，李勇,),，,(,张清玫，计算机专业，刘晨,),，,(,张清玫，计算机专业，王敏,),，,(,张清玫，信息专业，李勇,),，,(,张清玫，信息专业，刘晨,),，,(,张清玫，信息专业，王敏,),，,(,刘逸，计算机专业，李勇,),，,(,刘逸，计算机专业，刘晨,),，,(,刘逸，计算机专业，王敏,),，,(,刘逸，信息专业，李勇,),，,(,刘逸，信息专业，刘晨,),，,(,刘逸，信息专业，王敏,),基数为,2,2,3,12,笛卡尔积（续）,3.,关系（,Relation,）,（,1,）,关系,D,1,D,2,D,n,的,子集,叫作在域,D,1,，,D,2,，,，,D,n,上的,关系,，表示为,R,（,D,1,，,D,2,，,，,D,n,）,R,：,关系名,n,：,关系的,目,或,度,（,Degree,）,关系（续）,（,2,）,元组,关系中的每个元素是关系中的元组，通常用,t,表示。,（,3,）,单元关系与二元关系,当,n,=1,时，称该关系为,单元,关系（,Unary relation,）,或,一元,关系,当,n,=2,时，称该关系为,二元,关系（,Binary relation,）,关系（续）,（,4,）,关系的表示,关系也是一个二维表，表的每行对应一个元组，表的每,列对应一个域,（,5,）,属性,关系中不同列可以对应相同的域,为了加以区分，必须对每列起一个名字，称为属性（,Attribute,）,n,目关系必有,n,个属性,关系（续）,（,6,）,码,候选码（,Candidate key,）,若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为候选码,简单的情况：候选码只包含一个属性,全码（,All-key,）,最极端的情况：关系模式的所有属性组是这个关系模式的候选码，称为全码（,All-key,）,关系（续）,（,6,）,码（续）,主码,若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为,主码,（,Primary key,）,主属性,候选码的诸属性称为主属性（,Prime attribute,）,不包含在任何侯选码中的属性称为非主属性（,Non-Prime attribute,）或非码属性（,Non-key attribute,）,关系（续）,D,1,，,D,2,，,，,D,n,的笛卡尔积的某个子集才有实际含义,例：表,2.,1,的笛卡尔积没有实际意义,取出有实际意义的元组来构造关系,关系：,SAP(SUPERVISOR,，,SPECIALITY,，,POSTGRADUATE,),假设：导师与专业：,n:1,，导师与研究生：,1:n,主码：,POSTGRADUATE,（假设研究生不会重名）,SUPERVISOR,SPECIALITY,POSTGRADUATE,张清玫,计算机专业,李勇,张清玫,计算机专业,刘晨,刘逸,信息专业,王敏,关系（续）,（,7,）,三类关系,基本关系,（基本表或基表）,实际存在的表，是实际存储数据的逻辑表示,查询表,查询结果对应的表,视图表,由基本表或其他视图表导出的表，是虚表，不对,应实际存储的数据,关系（续）,（,8,）,基本关系的性质,列是同质的（,Homogeneous,）,不同的列可出自同一个域,其中的每一列称为一个属性,不同的属性要给予不同的属性名,列的顺序无所谓,，列的次序可以任意交换,任意两个元组的候选码不能相同,行的顺序无所谓，行的次序可以任意交换,基本关系的性质（续）,分量必须取原子值,这是规范条件中最基本的一条,表,2.3,非规范化关系,SUPERVISOR,SPECIALITY,POSTGRADUATE,PG1,PG2,张清玫,计算机专业,李勇,刘晨,刘逸,信息专业,王敏,小表,2.1,关系数据结构,2.1.1,关系,2.1.2,关系模式,2.1.3,关系数据库,2.1.4,关系模型的存储结构,2.1.2,关系模式,1,什么是关系模式,2,定义关系模式,3.,关系模式与关系,1,什么是关系模式,关系模式（,Relation Schema,）是型,关系是值,关系模式是对关系的描述,元组集合的结构,属性构成,属性来自的域,属性与域之间的映象关系,完整性约束条件,2,定义关系模式,关系模式可以形式化地表示为：,R,（,U,，,D,，,DOM,，,F,）,R,关系名,U,组成该关系的属性名集合,D,U,中属性所来自的域,DOM,属性向域的映象集合,F,属性间数据的依赖关系的集合,定义关系模式（续）,例,:,导师和研究生出自同一个域,人，,取不同的属性名，并在模式中定义属性向域,的映象，即说明它们分别出自哪个域：,DOM,（,SUPERVISOR-PERSON,）,=DOM,（,POSTGRADUATE-PERSON,）,=PERSON,定义关系模式（续）,关系模式通常可以简记为,R(U),或,R(A,1,，,A,2,，,，,A,n,),R:,关系名,A,1,，,A,2,，,，,A,n,:,属性名,注：域名及属性向域的映象常常直接说明为,属性的类型、长度,3.,关系模式与关系,关系模式,对关系的描述,静态的、稳定的,关系,关系模式在某一时刻的状态或内容,动态的、随时间不断变化的,关系模式和关系往往笼统称为关系,通过上下文加以区别,2.1,关系数据结构,2.1.1,关系,2.1.2,关系模式,2.1.3,关系数据库,2.1.4,关系模型的存储结构,2.1.3,关系数据库,关系数据库,在一个给定的应用领域中，所有关系的集合构成一个关系数据库,关系数据库的型与值,关系数据库的型,:,关系数据库模式，是对关系数据库的描述,关系数据库的值,:,关系模式在某一时刻对应的关系的集合，通常称为关系数据库,2.1,关系数据结构,2.1.1,关系,2.1.2,关系模式,2.1.3,关系数据库,2.1.4,关系模型的存储结构,2.1.4,关系模型的存储结构,关系数据库的物理组织,有的,关系数据库管理系统中,一个表对应一个操作系统文件，将物理数据组织交给操作系统完成,有的,关系数据库管理系统,从操作系统那里申请若干个大的文件，自己划分文件空间，组织表、索引等存储结构，并进行存储管理,第二章 关系数据库,2.1,关系模型概述,2.2,关系操作,2.3,关系的完整性,2.4,关系代数,2.5 *,关系演算,2.6,小结,2.2.1,基本的关系操作,常用的关系操作,查询操作：选择、投影、连接、除、并、差、交、笛卡尔积,选择、投影、并、差、笛卡尔基是,5,种基本操作,数据更新：插入、删除、修改,关系操作的特点,集合操作方式：操作的对象和结果都是集合，,一次一集合,的方式,2.2.2,关系数据库语言的分类,关系代数语言,用对关系的运算来表达查询要求,代表：,ISBL,关系演算语言：用谓词来表达查询要求,元组关系演算语言,谓词变元的基本对象是元组变量,代表：,APLHA,QUEL,域关系演算语言,谓词变元的基本对象是域变量,代表：,QBE,具有关系代数和关系演算双重特点的语言,代表：,SQL,（,Structured Query Language,）,第二章 关系数据库,2.1,关系数据结构及形式化定义,2.2,关系操作,2.3,关系的完整性,2.4,关系代数,2.5 *,关系演算,2.6,小结,关系的三类完整性约束,实体完整性和参照完整性,关系模型必须满足的完整性约束条件称为关系的两个,不变性,，应该由关系系统自动支持,用户定义的完整性,应用领域需要遵循的约束条件，体现了具体领域中的语义约束,2.3,关系的完整性,2.3.1,实体完整性,2.3.2,参照完整性,2.3.3,用户定义的完整性,2.3.1,实体完整性,规则,2.1,实体完整性规则（,Entity Integrity,）,若属性,A,是基本关系,R,的主属性，则属性,A,不能取空值,空值就是“不知道”或“不存在”或“无意义”的值,例：,选修（,学号，课程号,，成绩）,“学号、课程号”为主码,“学号”和“课程号”两个属性都不能取空值,实体完整性（续）,实体完整性规则的说明,（,1,）实体完整性规则是针对基本关系而言的。,一个基本表通常对应现实世界的一个实体集。,（,2,）现实世界中的实体是可区分的，即它们具有某种唯,一性标识。,（,3,）关系模型中以主码作为唯一性标识。,（,4,）主码中的属性即主属性不能取空值。,主属性取空值，就说明存在某个不可标识的实体，即存在不可区分的实体，这与第（,2,）点相矛盾，因此这个规则称为实体完整性,2.3,关系的完整性,2.3.1,实体完整性,2.3.2,参照完整性,2.3.3,用户定义的完整性,2.3.2,参照完整性,1.,关系间的引用,2.,外码,3.,参照完整性规则,1.,关系间的引用,在关系模型中实体及实体间的联系都是用关系来描述的，自然存在着关系与关系间的引用。,例,2.,1,学生实体、专业实体,学生（,学号,，姓名，性别，,专业号,，年龄）,专业（,专业号,，专业名）,学生关系引用了专业关系的主码“专业号”。,学生关系中的“专业号”值必须是确实存在的专业的专业号,主码,主码,关系间的引用（续）,例,2.2,学生、课程、学生与课程之间的多对多联系,学生（,学号,，,姓名，性别，专业号，年龄）,课程（,课程号,，课程名，学分）,选修（,学号,，,课程号,，成绩）,关系间的引用（续）,例,2.,3,学生实体及其内部的一对多联系,学生（,学号,，姓名，性别，专业号，年龄，,班长,）,“,学号”是主码，“班长”是外码，它引用了本关系的“学号”,“班长”必须是确实存在的学生的学号,2,外码（,Foreign Key,）,设,F,是基本关系,R,的一个或一组属性，但不是关系,R,的码。如果,F,与基本关系,S,的主码,K,s,相对应，则称,F,是,R,的,外码,基本关系,R,称,为,参照关系,（,Referencing Relation,）,基本关系,S,称,为,被参照关系,（,Referenced Relation,）,或,目标关系,（,Target Relation,）,外码（续）,例,2.1,中学生关系的“专业号”与专业关系的主码“专业号”相对应,“专业号”属性是学生关系的外码,专业关系是被参照关系，学生关系为参照关系,外码（续）,例,2.2,中,选修关系的“学号”与学生关系的主码“学号”相对应,选修关系的“课程号”与课程关系的主码“课程号”相对应,“学号”和“课程号”是选修关系的外码,学生关系和课程关系均为被参照关系,选修关系为参照关系,外码（续）,例,2.3,中“班长”与本身的主码“学号”相对应,“班长”是外码,学生关系既是参照关系也是被参照关系,外码（续）,关系,R,和,S,不一定是不同的关系,目标关系,S,的主码,K,s,和参照关系的外码,F,必须定义在同一个（或一组）域上,外码并不一定要与相应的主码同名,当外码与相应的主码属于不同关系时，往往取相同的名 字，以便于识别,3.,参照完整性规则,规则,2.2,参照完整性规则,若属性（或属性组）,F,是基本关系,R,的外码它与基本关系,S,的主码,K,s,相对应（基本关系,R,和,S,不一定是不同的关系），则对于,R,中每个元组在,F,上的值必须为：,或者取空值（,F,的每个属性值均为空值）,或者等于,S,中某个元组的主码值,参照完整性规则（续）,例,2.1,中,学生关系中每个元组的,“专业号”,属性只取两类值：,（,1,）,空值,，表示尚未给该学生分配专业,（,2,）非空值，这时该值必须,是专业关系中某个元组的“专业号”值,，表示该学生不可能分配一个不存在的专业,参照完整性规则（续）,例,2.2,中,选修（,学号,，,课程号,，成绩）,“学号”和“课程号”可能的取值：,（,1,）选修关系中的主属性，不能取空值,（,2,）只能取相应被参照关系中已经存在的主码值,参照完整性规则（续）,例,2.3,中,学生（,学号,，姓名，性别，专业号，年龄，,班长,）,“班长”属性值可以取两类值：,（,1,）空值，表示该学生所在班级尚未选出班长,（,2,）非空值，该值必须是本关系中某个元组的学号值,2.3,关系的完整性,2.3.1,实体完整性,2.3.2,参照完整性,2.3.3,用户定义的完整性,2.3.3,用户定义的完整性,针对某一具体关系数据库的约束条件，反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求,关系模型应提供定义和检验这类完整性的机制，以便用统一的系统的方法处理它们，而不需由应用程序承担这一功能,用户定义的完整性（续）,例,:,课程（,课程号,，课程名，学分）,“,课程号”属性必须取唯一值,非主属性“课程名”也不能取空值,“学分”属性只能取值,1,，,2,，,3,，,4,第二章 关系数据库,2.1,关系模型概述,2.2,关系数据结构,2.3,关系的完整性,2.4,关系代数,2.5 *,关系演算,2.6,小结,2.4,关系代数,关系代数是一种抽象的查询语言，它用对关系的运算来表达查询,关系代数,运算对象是关系,运算结果亦为关系,关系代数的运算符,有,两类：集合运算符和专门的关系运算符,传统的,集合运算是从关系的“水平”方向即行的角度进行,专门的关系运算不仅涉及行而且涉及列,表,2.4,关系代数运算符,2.4,关系代数,运算符,含义,集合,运算符,并,-,差,交,笛卡尔积,专门的,关系,运算符,选择,投影,连接,除,2.4,关系代数,2.4.1,传统的集合运算,2.4.2,专门的关系运算,（,1,）,并（,Union,）,R,和,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,仍为,n,目关系，由属于,R,或属于,S,的元组组成,R,S,=,t,|,t,R,t,S,并（续）,A,B,C,a1,b1,c1,a1,b2,c2,a2,b2,c1,A,B,C,a1,b1,c1,a1,b2,c2,a2,b2,c1,a1,b3,c2,A,B,C,a1,b2,c2,a1,b3,c2,a2,b2,c1,R,S,RUS,（,2,）差（,Difference,）,R,和,S,具有相同的目,n,相应的属性取自同一个域,R-S,仍为,n,目关系，由属于,R,而不属于,S,的所有元组组成,R,-,S,=,t,|,t,R,t,S,差（续）,A,B,C,a1,b1,c1,a1,b2,c2,a2,b2,c1,A,B,C,a1,b1,c1,A,B,C,a1,b2,c2,a1,b3,c2,a2,b2,c1,R,S,R-S,（,3,）,交（,Intersection,）,R,和,S,具有相同的目,n,相应的属性取自同一个域,R,S,仍为,n,目关系，由既属于,R,又属于,S,的元组组成,R,S,=,t,|,t,R,t,S,R,S,=,R,(,R,-,S,）,交（续）,A,B,C,a1,b1,c1,a1,b2,c2,a2,b2,c1,A,B,C,a1,b2,c2,a2,b2,c1,A,B,C,a1,b2,c2,a1,b3,c2,a2,b2,c1,R,S,R S,（,4,）,笛卡尔积（,Cartesian Product,）,严格地讲应该是广义的笛卡尔积（,Extended Cartesian Product,）,R:,n,目关系，,k,1,个元组,S:,m,目关系，,k,2,个元组,R,S,列：（,n,+,m,）列元组的集合,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：,k,1,k,2,个元组,R,S,=,t,r,t,s,|,t,r,R,t,s,S,笛卡尔积（续）,A,B,C,a1,b1,c1,a1,b2,c2,a2,b2,c1,R.A,R.B,R.C,S.A,S.B,S.C,a1,b1,c1,a1,b2,c2,a1,b1,c1,a1,b3,c2,a1,b1,c1,a2,b2,c1,a1,b2,c2,a1,b2,c2,a1,b2,c2,a1,b3,c2,a1,b2,c2,a2,b2,c1,a2,b2,c1,a1,b2,c2,a2,b2,c1,a1,b3,c2,a2,b2,c1,a2,b2,c1,A,B,C,a1,b2,c2,a1,b3,c2,a2,b2,c1,R,S,R S,2.4,关系代数,2.4.1,传统的集合运算,2.4.2,专门的关系运算,2.4.2,专门的关系运算,先引入几个记号,（,1,）,R,，,t,R,，,tA,i,设关系模式为,R(A,1,，,A,2,，,，,A,n,),它的一个关系设为,R,t,R,表示,t,是,R,的一个元组,t,A,i,则表示元组,t,中相应于属性,A,i,的一个分量,专门的关系运算（续）,（,2,）,A,，,tA,，,A,若,A,=,A,i,1,，,A,i,2,，,，,A,ik,，其中,A,i,1,，,A,i,2,，,，,A,ik,是,A,1,，,A,2,，,，,A,n,中的一部分，则,A,称为属性列或属性组。,tA,=(,t,A,i,1,，,t,A,i,2,，,，,t,A,ik,),表示元组,t,在属性列,A,上诸分量的集合。,A,则表示,A,1,，,A,2,，,，,A,n,中去掉,A,i,1,，,A,i,2,，,，,A,ik,后剩余的属性组。,专门的关系运算（续）,（,3,）,t,r,t,s,R,为,n,目关系，,S,为,m,目关系。,t,r,R,，,t,s,S,，,t,r,t,s,称为元组的连接。,t,r,t,s,是一个,n,+,m,列的元组，前,n,个分量为,R,中的一个,n,元组，后,m,个分量为,S,中的一个,m,元组。,专门的关系运算（续）,（,4,）象集,Z,x,给定一个关系,R,（,X,，,Z,），,X,和,Z,为属性组。,当,t,X,=,x,时，,x,在,R,中的,象集,（,Images Set,）为：,Z,x,=,t,Z,|,t,R,，,t,X,=,x,它表示,R,中属性组,X,上值为,x,的诸元组在,Z,上分量的集合,专门的关系运算（续）,x,1,在,R,中的象集,Z,x1,=,Z,1,，,Z,2,，,Z,3,，,x,2,在,R,中的象集,Z,x2,=,Z,2,，,Z,3,，,x,3,在,R,中的象集,Z,x3,=,Z,1,，,Z,3,象集举例,专门的关系运算（续）,1.,选择,2.,投影,3.,连接,4.,除运算,专门的关系运算（续）,(a),Student,学生,-,课程数据库,:,学生关系,Student,、课程关系,Course,和选修,关系,SC,学号,Sno,姓名,Sname,性别,Ssex,年龄,Sage,所在系,Sdept,201215121,李勇,男,20,CS,201215122,刘晨,女,19,CS,201215123,王敏,女,18,MA,201215125,张立,男,19,IS,专门的关系运算（续）,课程号,Cno,课程名,Cname,先行课,Cpno,学分,Ccredit,1,数据库,5,4,2,数学,2,3,信息系统,1,4,4,操作系统,6,3,5,数据结构,7,4,6,数据处理,2,7,PASCAL,语言,6,4,Course,(b),专门的关系运算（续）,(c),SC,学号,Sno,课程号,Cno,成绩,Grade,201215121,1,92,201215121,2,85,201215121,3,88,201215122,2,90,201215122,3,80,1.,选择（,Selection,）,选择又称为限制（,Restriction,）,选择运算符的含义,在关系,R,中选择满足给定条件的诸元组,F,(,R,)=,t,|,t,R,F,(,t,)=,真,F,：选择条件，是一个逻辑表达式，取值为“真”或“假”,基本形式为：,X,1,Y,1,表示比较运算符，它可以是，或,选择（续）,选择运算是从关系,R,中选取使逻辑表达式,F,为真的元组，是从行的角度进行的运算,选择（续）,例,2.4,查询信息系（,IS,系）全体学生。,Sdept,=IS,(Student),结果：,Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept,201215125,张立,男,19,IS,选择（续）,例,2.5,查询年龄小于,20,岁的学生。,Sage 20,(Student),结果：,Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept,201215122,刘晨,女,19,IS,201215123,王敏,女,18,MA,201215125,张立,男,19,IS,2.,投影（,Projection,）,从,R,中选择出若干属性列组成新的关系,A,(,R,)=,t,A,|,t,R,A,：,R,中的属性列,投影操作主要是从列的角度进行运算,投影之后不仅取消了原关系中的某些列，而且还可能取消某些元组（避免重复行）,投影（续）,例,2.6,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),结果：,Sname,Sdept,李勇,CS,刘晨,CS,王敏,MA,张立,IS,投影（续）,例,2.7,查询学生关系,Student,中都有哪些系。,Sdept,(Student),结果：,Sdept,CS,IS,MA,3.,连接（,Join,）,连接也称为,连接,连接运算的含义,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,R S,=|,t,r,R,t,s,S,t,r,A,t,s,B,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,连接运算从,R,和,S,的广义笛卡尔积,R,S,中选取,R,关系在,A,属性组上的值与,S,关系在,B,属性组上的值满足比较关系,的元组,A,B,t,r,t,s,连接（续）,两类常用连接运算,等值连接（,equijoin,）,为“”的连接运算称为等值连接,从关系,R,与,S,的广义笛卡尔积中选取,A,、,B,属性值相等的那些元组，即等值连接为：,R S,=|,t,r,R,t,s,S,t,r,A,=,t,s,B,A=B,t,r,t,s,连接（续）,自然连接（,Natural join,）,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,R,S,=U-B|t,r,R,t,s,S,t,r,B,=,t,s,B,t,r,t,s,连接（续）,一般的连接操作是从行的角度进行运算。,自然连接还需要取消重复列，所以是同时从行和列的角度进行运算。,A,B,R,S,连接（续）,A,B,C,a1,b1,5,a1,b2,6,a2,b3,8,a2,b4,12,B,E,b1,3,b2,7,b3,10,b3,2,b2,2,R,S,例,2.8,关系,R,和关系,S,如下所示：,连接（续）,一般连接,R S,的结果如下：,C,E,A,R.B,C,S.B,E,a1,b1,5,b2,7,a1,b1,5,b3,10,a1,b2,6,b2,7,a1,b2,6,b3,10,a2,b3,8,b3,10,连接（续）,等值连接,R,S,的结果如下：,R.B=S.B,A,R.B,C,S.B,E,a1,b1,5,b1,3,a1,b2,6,b2,7,a2,b3,8,b3,10,a2,b3,8,b3,2,连接（续）,自然连接,R,S,的结果如下：,A,B,C,E,a1,b1,5,3,a1,b2,6,7,a2,b3,8,10,a2,b3,8,2,连接（续）,悬浮元组（,Dangling tuple,）,两个关系,R,和,S,在做自然连接时，关系,R,中某些元组有可能在,S,中不存在公共属性上值相等的元组，从而造成,R,中这些元组在操作时被舍弃了,，,这些被舍弃的元组称为,悬浮元组,。,连接（续）,外连接（,Outer Join,）,如果把悬浮元组也保存在结果关系中，而在其他属性上填空值,(Null),，就叫做外连接,左外连接,(LEFT OUTER JOIN,或,LEFT JOIN),只保留左边关系,R,中的悬浮元组,右外连接,(RIGHT OUTER JOIN,或,RIGHT JOIN),只保留右边关系,S,中的悬浮元组,连接（续）,下图是例,2.8,中关系,R,和关系,S,的外连接,A,B,C,E,a1,b1,5,3,a1,b2,6,7,a2,b3,8,10,a2,b3,8,2,a2,b4,12,NULL,NULL,b5,NULL,2,连接（续）,图,(b),是例,2.8,中关系,R,和关系,S,的左外连接,图,(c),是右外连接,A,B,C,E,a1,b1,5,3,a1,b2,6,7,a2,b3,8,10,a2,b3,8,2,a2,b4,12,NULL,A,B,C,E,a1,b1,5,3,a1,b2,6,7,a2,b3,8,10,a2,b3,8,2,NULL,b5,NULL,2,图,(b),图,(c),4.,除运算（,Division,）,给定关系,R(X,，,Y),和,S(Y,，,Z),，其中,X,，,Y,，,Z,为属性组。,R,中的,Y,与,S,中的,Y,可以有不同的属性名，但必须出自相同的,域集。,R,与,S,的除运算得到一个新的关系,P(X),，,P,是,R,中满足下列条件的元组在,X,属性列上的投影：,元组在,X,上分量值,x,的象集,Y,x,包含,S,在,Y,上投影的集合，记作：,R,S,=,t,r,X,|,t,r,R,Y,(,S,),Y,x,Y,x,：,x,在,R,中的象集，,x,=,t,r,X,除运算（续）,除操作是同时从行和列角度进行运算,R,S,除运算（续）,例,2.9,设关系,R,、,S,分别为下图的,(a),和,(b),，,RS,的结果为图,(c),A,B,C,a1,b1,c2,a2,b3,c7,a3,b4,c6,a1,b2,c3,a4,b6,c6,a2,b2,c3,a1,b2,c1,B,C,D,b1,c2,d1,b2,c1,d1,b2,c3,d2,R,RS,S,A,a1,除运算（续）,在关系,R,中，,A,可以取四个值,a1,，,a2,，,a3,，,a4,a,1,的象集为,(,b,1,，,c,2,),，,(,b,2,，,c,3,),，,(,b,2,，,c,1,),a,2,的象集为,(,b,3,，,c,7,),，,(,b,2,，,c,3,),a,3,的象集为,(b,4,，,c,6,),a,4,的象集为,(,b,6,，,c,6,),S,在,(,B,，,C,),上的投影为,(b1,，,c2),，,(b2,，,c1),，,(b2,，,c3),只有,a,1,的象集包含了,S,在,(,B,，,C,),属性组上的投影,所以,R,S,=,a,1,综合举例,以学生,-,课程数据库为例,例,2.10,查询至少选修,1,号课程和,3,号课程的学生号码。,首先建立一个临时关系,K,：,然后求：,Sno,Cno,(SC),K,Cno,1,3,综合举例（续）,例,2.10,续,Sno,Cno,(SC),201215121,象集,1,，,2,，,3,201215122,象集,2,，,3,K=1,，,3,于是：,Sno,Cno,(SC),K=,201215121,Sno,Cno,201215121,1,201215121,2,201215121,3,201215122,2,201215122,3,综合举例（续）,例,2.11,查询选修了,2,号课程的学生的学号。,Sno,(,Cno=2,(SC)=201215121,201215122,例,2.12,查询至少选修了一门其直接先行课为,5,号课程的学生姓名,Sname,(,Cpno=5,(Course SC,Sno,Sname,(Student),或,Sname,(,Sno,(,Cpno=5,(Course)SC),Sno,Sname,(Student),例,2.13,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),小结,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,小结（续）,关系代数表达式,关系代数运算经有限次复合后形成的式子,典型关系代数语言,ISBL,（,Information System Base Language,）,由,IBM United Kingdom,研究中心研制,用于,PRTV,（,Peterlee Relational Test Vehicle,）实验系统,第二章 关系数据库,2.1,关系模型概述,2.2,关系数据结构,2.3,关系的完整性,2.4,关系代数,2.5 *,关系演算,2.6,小结,2.6,小结,关系数据库系统是目前使用最广泛的数据库系统,关系数据库系统与非关系数据库系统的区别：,关系系统只有“表”这一种数据结构,非关系数据库系统还有其他数据结构，以及对这些数据结构的操作,小结（续）,关系数据结构,关系,域,笛卡尔积,关系,关系，属性，元组,候选码，主码，主属性,基本关系的性质,关系模式,关系数据库,关系模型的存储结构,小结（续）,关系操作,查询,选择、投影、连接、除、并、交、差,数据更新,插入、删除、修改,小结（续）,关系的完整性约束,实体完整性,参照完整性,外码,用户定义的完整性,小结（续）,关系数据语言,关系代数语言,关系演算语言,元组关系演算语言,ALPHA,域关系演算语言,QBE,