数据库系统原理2优质PPT.ppt
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,3/113,第一节、关系数据库的结构与操作,【教学目标】了解关系模式产生的历史了解关系的概念理解关系模式的特点了解关系数据库的操作方法,4/113,关系数据库历史,系统而严格地提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.Codd1970年提出关系数据模型E.F.Codd,“ARelationalModelofDataforLargeSharedDataBanks”,CommunicationoftheACM,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,5/113,关系数据库特点,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,6/113,关系数据库简介,典型实验系统SystemRUniversityINGRES典型商用系统ORACLESYBASEINFORMIXDB2INGRES,7/113,1.关系的数据结构,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。
8/113,2.关系的操作集合,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,9/113,1)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、修改查询的表达能力是其中最主要的部分,10/113,2)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,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,11/113,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,12/113,4)关系数据语言的特点关系语言是一种高度非过程化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,13/113,3.关系的三类完整性约束(稍后详述),实体完整性通常由关系系统自动支持参照完整性早期系统不支持,目前大型系统能自动支持用户定义的完整性反映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用户定义后由系统支持,14/113,关系的域(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,15/113,笛卡尔积(CartesianProduct),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,i1,2,n所有域的所有取值的一个组合不能重复,16/113,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),17/113,2)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。
18/113,4)基数(Cardinalnumber)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,19/113,5)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,20/113,21/113,22/113,关系(Relation),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),23/113,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,24/113,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,POSTGRADUATE)关系名,属性名假设:
导师与专业:
1:
1,导师与研究生:
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),25/113,2)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(Unaryrelation)。
当n=2时,称该关系为二元关系(Binaryrelation)。
26/113,4)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。
27/113,5)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。
28/113,6)码候选码(Candidatekey)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),29/113,主码若一个关系有多个候选码,则选定其中一个为主码(Primarykey)主码的诸属性称为主属性(Primeattribute)。
不包含在任何侯选码中的属性称为非码属性(Non-keyattribute),30/113,7)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,31/113,8)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,32/113,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SUPERVISOR)研究生属性名为POSTGRADUATE-PERSON(或POSTGRADUATE),33/113,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,34/113,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。
35/113,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ORACLE),插入一个元组时永远插至最后一行但也有许多关系数据库产品没有遵循这一性质,例如FoxPro仍然区分了元组的顺序,36/113,分量必须取原子值每一个分量都必须是不可分的数据项。
这是规范条件中最基本的一条,37/113,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属性组U中属性所来自的域dom属性向域的映象集合F属性间的数据依赖关系集合,关系的形式化,38/113,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,39/113,关系模式通常可以简记为R(U)或R(A1,A2,An)R关系名A1,A2,An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,40/113,第二节、关系的完整性,【教学目标】了解关系完整性约束了解实体完整性了解参照完整性了解用户自定义完整性,41/113,1关系的完整性,关系模型的完整性规则是对关系的某种约束条件。
关系模型中三类完整性约束:
实体完整性参照完整性用户定义的完整性实体完整性和参照完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件,被称作是关系的两个不变性,应该由关系系统自动支持。
42/113,2实体完整性,实体完整性规则(EntityIntegrity)若属性A是基本关系R的主属性,则属性A不能取空值例SAP(SUPERVISOR,SPECIALITY,POSTGRADUATE)POSTGRADUATE属性为主码(假设研究生不会重名),则其不能取空值,43/113,关系模型必须遵守实体完整性规则的原因
(1)实体完整性规则是针对基本关系而言。
一个基本表通常对应现实世界的一个实体集或多对多联系。
(2)现实世界中的实体和实体间的联系都是可区分的,即它们具有某种唯一性标识。
(3)相应地,关系模型中以主码作为唯一性标识。
44/113,(4)主码中的属性即主属性不能取空值。
空值就是“不知道”或“无意义”的值。
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。
45/113,注意实体完整性规则规定基本关系的所有主属性都不能取空值例选修(学号,课程号,成绩)“学号、课程号”为主码,则两个属性都不能取空值。
46/113,3参照完整性,1.关系间的引用2.外码3.参照完整性规则,47/113,
(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,因此可能存在着关系与关系间的引用。
例1学生实体、专业实体以及专业与学生间的一对多联系学生(学号,姓名,性别,专业号,年龄)专业(专业号,专业名),48/113,学生(学号,姓名,性别,专业号,年龄)专业(专业号,专业名),49/113,例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),50/113,学生,学生选课,课程,51/113,例3学生实体及其内部的领导联系(一对多)学生(学号,姓名,性别,专业号,年龄,班长),52/113,
(2)外码(Fo
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- 数据库 系统 原理