数据库原理与应用第二章.pptx
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1、第二章 关系数据库第二章 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 小结关系数据库系统概述关系数据库的发展CODASYL于1962年发表的“信息代数”一文 E.F.Codd从1970年起发表了一系列的论文20世纪70年代末的实验系统System R和Ingres 从20世纪80年代逐步走向成熟关系数据库简介关系数据库应用数学方法来处理数据库中的数据80年代后,关系数据库系统成为最重要、最流行的数据库系统关系数据库简介典型实验系统System RUniversity INGRES典型商用系统ORACLESYBASEINFORMI
2、XDB2INGRES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2.1 关系模型概述关系数据库系统是支持关系模型的数据库系统关系模型的组成关系数据结构关系操作集合关系完整性约束1.关系数据结构单一的数据结构-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数据的逻辑结构-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。2.关系操作集合1)常用的关系操作2)关系操作的特点3)关系数据语言的种类4)关系数据语言的特点关系操作集合(续)1)常用的关系操作查询选择、投影、连接、除、并、交、差数据更新插入、删除、修
3、改查询的表达能力是其中最主要的部分关系操作集合(续)2)关系操作的特点集合操作方式,即操作的对象和结果都是集合。非关系数据模型的数据操作方式:一次一记录文件系统的数据操作方式关系操作集合(续)3)关系数据语言的种类关系代数语言 用对关系的运算来表达查询要求典型代表:ISBL关系操作集合(续)关系数据语言的种类(续)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典型代表:APLHA,QUEL域关系演算语言 谓词变元的基本对象是域变量典型代表:QBE具有关系代数和关系演算双重特点的语言典型代表:SQL关系操作集合(续)4)关系数据语言的特点关系语言是一种高度非过程化
4、的语言存取路径的选择由DBMS的优化机制来完成用户不必用循环结构就可以完成数据操作能够嵌入高级语言中使用关系代数、元组关系演算和域关系演算三种语言在表达能力上完全等价3.关系完整性约束在数据库中数据完整性是指保证数据正确的特性。它包括两方面的内容:与现实世界中应用需求的数据的相容性和正确性;数据库内数据之间的相容性和正确性。在关系数据模型中一般将数据完整性分为三类 实体完整性参照完整性用户定义完整性 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2.2 关系数据结构 关系数据结构非常简单,在关系数据模型中,现实世界中的
5、实体及实体与实体之间的联系均用关系来表示。从逻辑或用户的观点来看,关系就是二维表。2.2 关系数据结构2.2.1 关系2.2.2 关系模式2.2.3 关系数据库2.2.1 关系 域(Domain)2.笛卡尔积(Cartesian Product)3.关系(Relation)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长度指定长度的字符串集合男,女介于某个取值范围的日期2.笛卡尔积(Cartesian Product)1)笛卡尔积给定一组域D1,D2,Dn,这些域中可以有相同的。D1,D2,Dn的笛卡尔积为:D1D2Dn (d1,d2,dn)diDi,
6、i1,2,n所有域的所有取值的一个组合不能重复笛卡尔积(续)例 给出三个域:D1=SUPERVISOR=张清玫,刘逸 D2=SPECIALITY=计算机专业,信息专业 D3=POSTGRADUATE=李勇,刘晨,王敏则D1,D2,D3的笛卡尔积为:D1D2D3(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)笛卡尔
7、积(续)2)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。3)分量(Component)笛卡尔积元素(d1,d2,dn)中的每一个值di叫作一个分量。笛卡尔积(续)4)基数(Cardinal number)若Di(i1,2,n)为有限集,其基数为mi(i1,2,n),则D1D2Dn的基数M为:在上例中,基数:22312,即D1D2D3共有22312个元组笛卡尔积(续)5)笛卡尔积的表示方法笛卡尔积可表示为一个二维表。表中的每行对应一个元组,表中的每列对应一个域。在上例中,12个元组可列成一张二维表 笛卡尔积(续)3.关系(Relation
8、)1)关系D1D2Dn的子集叫作在域D1,D2,Dn上的关系,表示为 R(D1,D2,Dn)R:关系名 n:关系的目或度(Degree)关系(续)注意:关系是笛卡尔积的有限子集。无限关系在数据库系统中是无意义的。由于笛卡尔积不满足交换律,即 (d1,d2,dn)(d2,d1,dn)但关系满足交换律,即(d1,d2,di,dj,dn)=(d1,d2,dj,di,dn)(i,j=1,2,n)解决方法:为关系的每个列附加一个属性名以取消关系元组的有序性关系(续)例 在表2.1 的笛卡尔积中取出有实际意义的元组 来构造关系关系:SAP(SUPERVISOR,SPECIALITY,POSTGRADUAT
9、E)关系名,属性名假设:导师与专业:1:1,导师与研究生:1:n于是:SAP关系可以包含三个元组 (张清玫,信息专业,李勇),(张清玫,信息专业,刘晨),(刘逸,信息专业,王敏)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)。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。关系(续)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
10、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在最简单的情况下,候选码只包含一个属性。称为全码(All-key)在最极端的情况下,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)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码属性(Non-key attribute)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
11、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8)基本关系的性质 列是同质的(Homogeneous)每一列中的分量是同一类型的数据,来自同一个域 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基本关系的性质(续)上例中也可以只给出两个域:人(PERSON)=张清玫,刘逸,李勇,刘晨,王敏专业(SPECIALITY)=计算机专业,信息专业SAP关系的导师属性和研究生属性都从PERSON域中取值为了避免混淆,必须给这两个属性取不同的属性名,而不能直接使用域名。例如定义:导师属性名为SUPERVISOR-PERSON(或SUPER
12、VISOR)研究生属性名为POSTGRADUATE-PERSON(或POSTGRADUATE)基本关系的性质(续)列的顺序无所谓列的次序可以任意交换遵循这一性质的数据库产品(如ORACLE),增加新属性时,永远是插至最后一列但也有许多关系数据库产品没有遵循这一性质,例如FoxPro仍然区分了属性顺序基本关系的性质(续)任意两个元组不能完全相同由笛卡尔积的性质决定但许多关系数据库产品没有遵循这一性质。例如:Oracle,FoxPro等都允许关系表中存在两个完全相同的元组,除非用户特别定义了相应的约束条件。基本关系的性质(续)行的顺序无所谓行的次序可以任意交换遵循这一性质的数据库产品(如ORACL
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