1、1關系數據結構(sh j ji u)及其形式化定義 關系數據庫系統： 支持(zhch)關系模型的數據庫系統 關系模型三要素：關系(gun x)數據結構關系數據操作集合關系完整性約束第1頁/共57頁第一頁，共58頁。2關系數據結構(sh j ji u)及其形式化定義 關系(gun x) 數據結構：關系(gun x)二維表 基本概念：域笛卡爾積關系(gun x)第2頁/共57頁第二頁，共58頁。3關系數據結構(sh j ji u)及其形式化定義 域： 一組具有相同(xin tn)數據類型的值的集合第3頁/共57頁第三頁，共58頁。4關系數據結構(sh j ji u)及其形式化定義 笛卡爾積 給定一

2、組域D1，D2，Dn， D1，D2，Dn的笛卡爾積為： D1D2Dn（d1，d2，dn）diDj，j1，2，n 其中每一個元素(yun s)（d1，d2，dn）叫作一個元組。元素(yun s)中的每一個值di叫作一個分量第4頁/共57頁第四頁，共58頁。5關系數據結構(sh j ji u)及其形式化定義 笛卡爾積 若Di（i1，2，n）為有限(yuxin)集，其基數為mi（i1，2，n），則D1D2Dn的基數為： m= mi 笛卡爾積可表示為一個二維表。表中的每行對應一個元組，表中的每列對應一個域。ni 1第5頁/共57頁第五頁，共58頁。6關系(gun x)數據結構及其形式化定義 例： 以下

3、為三個域 D1=教室集合張華, 劉麗 D2=專業集合計算機, 經濟 D3=課程集合數據庫, 國際貿易(u j mo y), 電子商務 第6頁/共57頁第六頁，共58頁。7關系(gun x)數據結構及其形式化定義 笛卡爾積 D1 D2 D3= (張華，計算機，數據庫), (張華，計算機，國際貿易(u j mo y), ， (劉麗，經濟，電子商務)12個元組基數(jsh)：2*2*3=12分量第7頁/共57頁第七頁，共58頁。8關系(gun x)數據結構及其形式化定義 笛卡爾積表示(biosh)為二維表教師(jiosh)專業課程張華計算機數據庫張華計算機國際貿易第8頁/共57頁第八頁，共58頁。9

4、關系數據結構(sh j ji u)及其形式化定義 關系(gun x)（Relation） D1D2Dn中有意義的子集叫作在域D1、D2、Dn上的關系(gun x)，用R(D1, D2, , Dn)表示。 R: 表示關系(gun x)的名字 n：是關系(gun x)的目或度（Degree）第9頁/共57頁第九頁，共58頁。10關系(gun x)數據結構及其形式化定義 如上例用關系可以表示(biosh)為： 教學（教師，專業，課程） 教師(jiosh)專業課程張華計算機數據庫張華經濟數據庫劉麗經濟國際貿易關系是笛卡爾積的有限子集第10頁/共57頁第十頁，共58頁。11關系(gun x)數據結構及其

5、形式化定義 關系(gun x)模型的術語候選(hu xun)碼Candidate key主碼Primary key主屬性Prime attribute全碼All key非主屬性Non-Prime attribute第11頁/共57頁第十一頁，共58頁。12關系(gun x)數據結構及其形式化定義 關系(gun x)模型的候選碼、主碼、主屬性關系(gun x)RA1A2A3A4A5A6ACKCKPK第12頁/共57頁第十二頁，共58頁。13關系數據結構(sh j ji u)及其形式化定義 關系(gun x)模型的全碼RA1A2A.A.A.A.CKPK AK第13頁/共57頁第十三頁，共58頁。1

6、4關系(gun x)數據結構及其形式化定義 關系的類型 基本表：實際(shj)存在的表 查詢表：查詢結果對應的表 視圖表：由基本表或其它視圖表導出的 表，是虛表第14頁/共57頁第十四頁，共58頁。15關系(gun x)數據結構及其形式化定義 基本關系的性質 列是同質的，即每一列中的分量是同一類型的數據，來自同一個(y )域。 不同的列可出自同一個(y )域，稱其中的每一列為一個(y )屬性，不同的屬性要給予不同的屬性名。 列的順序無所謂，即列的次序可以任意交換。 任意兩個元組不能完全相同。 行的順序無所謂，即行的次序可以任意交換。 分量必須取原子值，即每一個(y )分量都必須是不可分的數據項

7、。 第15頁/共57頁第十五頁，共58頁。16關系數據結構(sh j ji u)及其形式化定義 關系模式 對關系的描述 R(U，D，Dom，) R關系名 屬性名集合 屬性組中屬性取值范圍（域） Dom屬性向域的映像集合 F屬性間數據(shj)依賴關系的集合第16頁/共57頁第十六頁，共58頁。17關系數據結構(sh j ji u)及其形式化定義 關系與關系模式 關系是關系模式在某一時刻的狀態或內容(nirng)；它是動態的，隨時間不斷變化的 關系模式是靜態的，穩定的第17頁/共57頁第十七頁，共58頁。18關系數據結構(sh j ji u)及其形式化定義 關系數據庫 關系模型是有聯系的關系模式

8、(msh)的集合； 關系模型的值是關系數據庫第18頁/共57頁第十八頁，共58頁。19關系(gun x)操作查詢(chxn)插入(ch r)修改刪除選擇投影連接除并差交笛卡爾積第19頁/共57頁第十九頁，共58頁。20關系(gun x)操作關系數據語言(yyn)關系代數(dish)語言關系演算語言具有關系代數與關系演算雙重特點的語言（SQL）第20頁/共57頁第二十頁，共58頁。21關系(gun x)的完整性實體(sht)完整性參照(cnzho)完整性用戶定義完整性第21頁/共57頁第二十一頁，共58頁。22關系(gun x)的完整性 實體完整性規則： 若屬性A是基本關系R的主屬性，則屬性A不

9、能取空值。（主碼不能為空） 說明： 實體完整性規則是針對基本關系而言的 ； 現實世界(shji)中的實體具有某種唯一性標識。第22頁/共57頁第二十二頁，共58頁。23關系(gun x)的完整性 參照完整性 現實世界中的實體(sht)之間往往存在某種聯系，在關系模型中實體(sht)及實體(sht)間的聯系都是用關系來描述的。這樣就自然存在著關系與關系間的引用。 不僅是兩個或兩個以上關系間可存在引用關系，同一關系內部屬性間也可能存在引用關系。第23頁/共57頁第二十三頁，共58頁。24關系(gun x)的完整性 外碼： 設F是基本關系R的一個(y )或一組屬性，但不是關系R的碼，如果F與基本關系

10、S的主碼Ks相對應，則稱F是基本關系R的外碼，并稱基本關系R為參照關系，基本關系S為被參照關系或目標關系。 第24頁/共57頁第二十四頁，共58頁。25關系(gun x)的完整性RSA1A2FA.AnFB2B3B.BnKRKSR的外碼第25頁/共57頁第二十五頁，共58頁。26關系(gun x)的完整性 參照完整性規則： 若屬性（或屬性組）F是基本關系R的外碼，它與基本關系S的主碼Ks相對(xingdu)應（基本關系R和S不一定是不同的關系），則對于R中每個元組在F上的值必須為： 或者取空值（F的每個屬性值均為空值）； 或者等于S中某個元組的主碼值。 第26頁/共57頁第二十六頁，共58頁。2

11、7關系(gun x)的完整性 用戶(yngh)定義完整性 用戶(yngh)定義的完整性就是針對某一具體關系數據庫的約束條件，它反映某一具體應用所涉及的數據必須滿足的語義要求。 第27頁/共57頁第二十七頁，共58頁。28關系(gun x)代數 關系代數運算(yn sun)的種類：傳統的集合(jh)運算專門的關系運算參與運算的關系R和關系S具有相同的目n第28頁/共57頁第二十八頁，共58頁。29關系(gun x)代數傳統的集合( jh)運算：交并差笛卡爾積第29頁/共57頁第二十九頁，共58頁。30關系(gun x)代數 傳統的集合( jh)運算RSABCABCa1 b1 c1 a1 b2 c

12、2 a2 b2 c1 a1 b2 c2 a1 b3 c2 a2 b2 c1 P84第30頁/共57頁第三十頁，共58頁。31關系(gun x)代數 專門(zhunmn)的關系運算選擇(xunz)投影連接除第31頁/共57頁第三十一頁，共58頁。32關系(gun x)代數 專門的關系運算 選擇： 設關系R F(R)=t|tRF(t)為真 其中F表示選擇的條件(tiojin)，它為一邏輯表達式A1 A2 A3 An第32頁/共57頁第三十二頁，共58頁。33關系(gun x)代數S第33頁/共57頁第三十三頁，共58頁。34關系(gun x)代數 投影 A(R)=tA|tRA是R的屬性(shxng

13、) 例2 查詢所有學生的姓名和所在系 Sname,Sdept(S)A1 A2 A3 An第34頁/共57頁第三十四頁，共58頁。35關系(gun x)代數 投影 投影之后不僅取消了原關系中的某些列，而且還可能取消某些元組，因為取消了某些屬性列之后，就可能出現重復(chngf)行，應取消這些完全相同的行。第35頁/共57頁第三十五頁，共58頁。36關系(gun x)代數例1：查詢年齡小于20歲的所有學生的學號、姓名(xngmng)。 Sno,Sname(SageE R S R.B=S.E R S普通(ptng)連接等值連接(linji)自然連接第40頁/共57頁第四十頁，共58頁。41關系(gu

14、n x)代數 連接 連接運算通常與選擇、投影運算結合(jih)使用 連接運算可以是多表之間，也可以是同表自身連接。 R R R.BR .B第41頁/共57頁第四十一頁，共58頁。42關系(gun x)代數 除： 設關系R(X,Y)，S(Y,Z) ，其中X,Y,Z均為屬性（集），R中的Y與S中的Y可以(ky)有不同的屬性名，但必須有相同的域，則R除以S記為： RS=trX|trR y(s) Yx 其中x= trX. 算法 : (1)對R中X的值分組（相同的值分為一組） （2）檢查X的每組中的Y值是否包含y(s) ，若包含，則取出該組的X值作為RS的元組，否則不取。第42頁/共57頁第四十二頁，共

15、58頁。43關系(gun x)代數RSXYY第43頁/共57頁第四十三頁，共58頁。44關系(gun x)代數RSXYY第44頁/共57頁第四十四頁，共58頁。45關系(gun x)代數RSXYY第45頁/共57頁第四十五頁，共58頁。46關系(gun x)代數RSXYY第46頁/共57頁第四十六頁，共58頁。47關系(gun x)代數 RS第47頁/共57頁第四十七頁，共58頁。48關系(gun x)代數 對R中的A的值進行( jnxng)分組 a1的象集 (b1, c2)，(b2, c3), (b2, c1) a2的象集 (b3, c1)，(b2, c3) a3的象集 (b4, c6) a

16、4的象集 (b6, c6) B,C(s)= (b1, c2)， (b2, c1 ), (b2, c3) 所以RS=a1第48頁/共57頁第四十八頁，共58頁。49關系(gun x)代數 查詢至少(zhsho)選修了所有課程的學生學號。 (Sno,Cno(SC)C第49頁/共57頁第四十九頁，共58頁。50關系(gun x)代數 關系代數語言(yyn) 例: 學生(學號,姓名,性別,年齡,所在系) S(sno,sname,ssex,sage,sdept) 課程(課程號,課程名,先行課,學分) C(cno,cname,cpno,ccredit) 成績(學號,課程號,成績) Sc(sno,cno,g

17、rade)第50頁/共57頁第五十頁，共58頁。51S第51頁/共57頁第五十一頁，共58頁。52C第52頁/共57頁第五十二頁，共58頁。53SC第53頁/共57頁第五十三頁，共58頁。54第54頁/共57頁第五十四頁，共58頁。55關系代數(dish)語言例1 查詢學分為4的課程號、課程名 Cno,Cname(credit=4(C)例2 查詢年齡(ninlng)大于19歲的學生的學號和姓名 Sno,Sname (Sage19(S)例3 查詢95001號學生選修的課程號和課程名 Cno,Cname(Sno=95001(SC C)例4 查詢全部學生都選修的課程號,課程名 Cno,Cname(Sno,Cno(SC)Sno(S) C) 第55頁/共57頁第五十五頁，共58頁。56關系(gun x)代數語言習題: 1.查詢考試成績有不及格的同學(tng xu)姓名 2.查詢李勇數據庫課程的成績 3.查詢至少選修了95001號學生選修的所有課程的學生學號、姓名第56頁/共57頁第五十六頁