1、數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用 李李 萍萍 第二章第二章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫主要學(xué)習(xí)內(nèi)容主要學(xué)習(xí)內(nèi)容: :1. 1. 掌握關(guān)系模型的組成掌握關(guān)系模型的組成2. 2. 掌握關(guān)系代數(shù)掌握關(guān)系代數(shù) 2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義一、關(guān)系模型的組成一、關(guān)系模型的組成1 1。關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2 2。關(guān)系操作集合。關(guān)系操作集合3 3。關(guān)系完整性約束。關(guān)系完整性約束2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1 1。關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只有單一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只有單一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)關(guān)系，其中邏輯結(jié)構(gòu)為二維表系，其中

2、邏輯結(jié)構(gòu)為二維表2 2。集合的角度定義關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。集合的角度定義關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)域域 笛卡爾積笛卡爾積 元組元組 分量分量 ( (基數(shù)基數(shù)) )關(guān)系關(guān)系 單元關(guān)系單元關(guān)系 二元關(guān)系二元關(guān)系 ( (目或度目或度) )屬性屬性 候選碼候選碼 主碼主碼 主屬性主屬性 非主屬性非主屬性 全碼全碼2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義3 3。關(guān)系模式（。關(guān)系模式（Relational Scheme)Relational Scheme)關(guān)系模式可以形式化地表示為：關(guān)系模式可以形式化地表示為： R（U

3、，D，DOM，F(xiàn)）R R 關(guān)系名關(guān)系名U U 組成該關(guān)系的屬性名集合組成該關(guān)系的屬性名集合D D 屬性組屬性組U U中屬性所來自的域中屬性所來自的域DOM DOM 屬性向域的映象集合屬性向域的映象集合F F 屬性間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系集合屬性間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系集合2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義3 3。關(guān)系模式。關(guān)系模式關(guān)系模式通?？梢院営洖殛P(guān)系模式通?？梢院営洖?R (U) 或 R (A1，A2，An)nR: R: 關(guān)系名關(guān)系名nA A1 1，A A2 2，A An n : : 屬性名屬性名注：域名及屬性向域的映象常常直接說明為注：域名及屬性向域的映象常常直接說明為 屬性的類

4、型、長度屬性的類型、長度2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義4 4。關(guān)系模式與關(guān)系。關(guān)系模式與關(guān)系 關(guān)系模式關(guān)系模式n對關(guān)系的描述對關(guān)系的描述n靜態(tài)的、穩(wěn)定的靜態(tài)的、穩(wěn)定的 關(guān)系關(guān)系n關(guān)系模式在某一時刻的狀態(tài)或內(nèi)容關(guān)系模式在某一時刻的狀態(tài)或內(nèi)容n動態(tài)的、隨時間不斷變化的動態(tài)的、隨時間不斷變化的2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義5 5。關(guān)系數(shù)據(jù)庫。關(guān)系數(shù)據(jù)庫 在一個給定的應(yīng)用領(lǐng)域中，所有關(guān)系的集合構(gòu)成一個在一個給定的應(yīng)用領(lǐng)域中，所有關(guān)系的集合構(gòu)成一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的關(guān)系數(shù)據(jù)庫的型型與與值值 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的型：關(guān)系數(shù)據(jù)庫的型：關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式

5、關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式 對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的描述。對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的描述。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的值關(guān)系數(shù)據(jù)庫的值: : 關(guān)系模式在某一時刻對應(yīng)的關(guān)系的關(guān)系模式在某一時刻對應(yīng)的關(guān)系的集合，簡稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫集合，簡稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義三、關(guān)系操作三、關(guān)系操作1 1?；娟P(guān)系操作?；娟P(guān)系操作 查詢：除、并、交、差、笛卡爾積、選擇、投影、連查詢：除、并、交、差、笛卡爾積、選擇、投影、連接接 數(shù)據(jù)更新：插入、刪除、修改數(shù)據(jù)更新：插入、刪除、修改2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義三、關(guān)系操作三、關(guān)系操作2 2。關(guān)系數(shù)據(jù)語言。關(guān)系數(shù)據(jù)語言 關(guān)系代數(shù)語言關(guān)系代數(shù)

6、語言 用對關(guān)系的運(yùn)算來表達(dá)查詢要求用對關(guān)系的運(yùn)算來表達(dá)查詢要求 關(guān)系演算語言：用謂詞來表達(dá)查詢要求關(guān)系演算語言：用謂詞來表達(dá)查詢要求 元組關(guān)系演算語言元組關(guān)系演算語言謂詞變元的基本對象是元組變量謂詞變元的基本對象是元組變量 域關(guān)系演算語言域關(guān)系演算語言 謂詞變元的基本對象是域變量謂詞變元的基本對象是域變量 具有關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算雙重特點(diǎn)的語言具有關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算雙重特點(diǎn)的語言 代表：代表：SQLSQL（Structured Query LanguageStructured Query Language） 2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義四、關(guān)系完整性四、關(guān)系完整性1

7、1。實(shí)體完整性。實(shí)體完整性3 3。用戶自定義完整性。用戶自定義完整性2 2。參照完整性。參照完整性2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義四、關(guān)系完整性四、關(guān)系完整性2 2。參照完整性。參照完整性 外碼外碼設(shè)設(shè)F F是基本關(guān)系是基本關(guān)系R R的一個或一組屬性，但不是關(guān)系的一個或一組屬性，但不是關(guān)系R R的碼。如果的碼。如果F F與基本關(guān)與基本關(guān)系系S S的主碼的主碼K Ks s相對應(yīng)，則稱相對應(yīng)，則稱F F是基本關(guān)系是基本關(guān)系R R的的外碼外碼基本關(guān)系基本關(guān)系R R稱稱為為參照關(guān)系參照關(guān)系（Referencing RelationReferencing Relation）基本關(guān)

8、系基本關(guān)系S S稱稱為為被參照關(guān)系被參照關(guān)系（Referenced RelationReferenced Relation）或）或目標(biāo)關(guān)系目標(biāo)關(guān)系（Target RelationTarget Relation）2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義四、關(guān)系完整性四、關(guān)系完整性2 2。參照完整性。參照完整性 外碼外碼例例:Student(sno,sname,sage,ssex):Student(sno,sname,sage,ssex) Course(cno,cname,cxuefen) Course(cno,cname,cxuefen) SC( SC(snosno, ,cnoc

9、no,grade),grade)例例: Student(sno,sname,sage,ssex,: Student(sno,sname,sage,ssex,sclassnosclassno) ) Class(classno ,classname,profession) Class(classno ,classname,profession)2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義四、關(guān)系完整性四、關(guān)系完整性2 2。參照完整性。參照完整性 外碼外碼例例:Student(sno,sname,sage,ssex,:Student(sno,sname,sage,ssex,monitor

10、monitor) )集合集合運(yùn)算運(yùn)算符符- -并并差差交交笛卡爾積笛卡爾積比較比較運(yùn)算運(yùn)算符符 大于大于大于等于大于等于小于小于小于等于小于等于等于等于不等于不等于運(yùn)算符運(yùn)算符含義含義運(yùn)算符運(yùn)算符含義含義表表 關(guān)系代數(shù)運(yùn)算符關(guān)系代數(shù)運(yùn)算符 2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)專門專門的關(guān)的關(guān)系運(yùn)系運(yùn)算符算符 選擇選擇投影投影連接連接除除邏輯邏輯運(yùn)算運(yùn)算符符 非非與與或或2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)一、傳統(tǒng)的集合運(yùn)算一、傳統(tǒng)的集合運(yùn)算1。RS 仍為n目關(guān)系，由屬于R或?qū)儆赟的元組組成 RS = t|t Rt S 2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)2。R - S 仍為n目關(guān)系，由屬于R而不屬于S的所有元組組成 R -S = t|

11、tRtS 2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)3。RS 仍為n目關(guān)系，由既屬于R又屬于S的元組組成 RS = t|t Rt S RS = R (R-S）2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)4。RS = tr ts |tr R tsS 2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)二、專門的關(guān)系運(yùn)算二、專門的關(guān)系運(yùn)算1。選擇F(R) = t|tRF(t)= 真查詢信息系（IS系）全體學(xué)生 Sdept = IS (Student)或 5 =IS (Student)2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)二、專門的關(guān)系運(yùn)算二、專門的關(guān)系運(yùn)算2。投影從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系 A(R) = tA | t R 查詢學(xué)生的姓名和所在系即求Student關(guān)系上學(xué)生姓名

12、和所在系兩個屬性上的投影 Sname，Sdept(Student)或 2，5(Student)2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)二、專門的關(guān)系運(yùn)算二、專門的關(guān)系運(yùn)算3。連接從兩個關(guān)系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定條件的元組R S = | tr Rts StrAtsB A和B：分別為R和S上度數(shù)相等且可比的屬性組：比較運(yùn)算符 等值連接（equijoin） 為“”的連接運(yùn)算稱為等值連接 自然連接是一種特殊的等值連接 兩個關(guān)系中進(jìn)行比較的分量必須是相同的屬性組在結(jié)果中把重復(fù)的屬性列去掉一般連接 ABtr ts連接連接(續(xù)續(xù)) 等值連接等值連接 R R S S 的結(jié)果如下：的結(jié)果如下：R.B=S.B 自然連接自然

13、連接 R R S S的結(jié)果如下：的結(jié)果如下： 連接連接(續(xù)續(xù))一般連接: R S的結(jié)果如下： CE 2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)二、專門的關(guān)系運(yùn)算二、專門的關(guān)系運(yùn)算3。連接例:Student(sno,sname,sex,sclass) SC(sno,cno,grade) Course(cno,cname,credit) Student SC Student SC Student.sno=SC.sno 2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)二、專門的關(guān)系運(yùn)算二、專門的關(guān)系運(yùn)算3。連接外連接如果把舍棄的元組也保存在結(jié)果關(guān)系中，而在其他屬性上填空值(Null)，這種連接就叫做外連接（OUTER JOIN）。左外連接如果只

14、把左邊關(guān)系R中要舍棄的元組保留就叫做左外連接(LEFT OUTER JOIN或LEFT JOIN)右外連接如果只把右邊關(guān)系S中要舍棄的元組保留就叫做右外連接(RIGHT OUTER JOIN或RIGHT JOIN)。 2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)二、專門的關(guān)系運(yùn)算二、專門的關(guān)系運(yùn)算3。連接2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)4 4。除。除給定關(guān)系給定關(guān)系R R ( (X X，Y Y) ) 和和S S ( (Y Y，Z Z) )，其中，其中X X，Y Y，Z Z為屬性組。為屬性組。R R中中的的Y Y與與S S中的中的Y Y可以有不同的屬性名，但必須出自相同的域集?？梢杂胁煌膶傩悦仨毘鲎韵嗤挠蚣?。R R與

15、與S S的除運(yùn)算得到一個新的關(guān)系的除運(yùn)算得到一個新的關(guān)系P(X)，P P是是R中滿足下列條件的元組在 X X 屬性列上的投影：元組在屬性列上的投影：元組在X X上分量值上分量值x x的象集的象集Y Yx x包包含含S S在在Y Y上投影的集合，記作：上投影的集合，記作： R RS S = =t tr r X X|t tr r R RY Y( (S S) ) Y Yx x Y Yx x：x x在在R R中的象集，中的象集，x x = =t tr r X X 2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù) 例例66設(shè)關(guān)系設(shè)關(guān)系R R、S S分別為下圖的分別為下圖的(a)(a)和和(b)(b)，R RS S的結(jié)果為圖的結(jié)果

16、為圖(c)(c) 2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù) 在關(guān)系在關(guān)系R中，中，A可以取四個值可以取四個值a1，a2，a3，a4 a1的象集為的象集為 (b1，c2)，(b2，c3)，(b2，c1) a2的象集為的象集為 (b3，c7)，(b2，c3) a3的象集為的象集為 (b4，c6) a4的象集為的象集為 (b6，c6) S在在(B，C)上的投影為上的投影為 (b1，c2)，(b2，c1)，(b2，c3) 只有只有a1的象集包含了的象集包含了S在在(B，C)屬性組上的投影屬性組上的投影 所以所以 RS =a1 2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù):R與與S中元組之和中元組之和,去掉重復(fù)的去掉重復(fù)的:R:R與與S S中

17、共有的中共有的-:R-:R有但有但S S沒有沒有, ,也可以說成也可以說成R R減去減去R R與與S S的交的交:笛卡爾積笛卡爾積:選擇滿足條件的元組選擇滿足條件的元組:選擇列選擇列 :兩個關(guān)系的自然連接兩個關(guān)系的自然連接:R:R中最終屬性的象集包含中最終屬性的象集包含S S的投影的投影 例題例題 設(shè)設(shè)D1，D2 和和D3域的基數(shù)分別為域的基數(shù)分別為2，3和和4，則，則D1 D2 和和D3的笛卡爾積的元組數(shù)為的笛卡爾積的元組數(shù)為 ，每個元，每個元組有組有 個分量。個分量。 關(guān)系中的碼分為關(guān)系中的碼分為 。 學(xué)生關(guān)系中的班學(xué)生關(guān)系中的班級號級號屬性與班級關(guān)系中的班級號屬性與班級關(guān)系中的班級號主碼

18、屬性相對應(yīng)，則班級號為學(xué)生關(guān)系的主碼屬性相對應(yīng)，則班級號為學(xué)生關(guān)系的 。 專門的關(guān)系運(yùn)算包括專門的關(guān)系運(yùn)算包括_、_、_和和_四種。四種。例題例題 設(shè)一個關(guān)系模式為設(shè)一個關(guān)系模式為R(A,B,C)，對應(yīng)的關(guān)系內(nèi)容為，對應(yīng)的關(guān)系內(nèi)容為R=1,10,50, 2,10,60, 3,20,72, 4,30,60，則則B(C70(R)的運(yùn)算結(jié)果中包含有的運(yùn)算結(jié)果中包含有_個元組，每個元組包含有個元組，每個元組包含有_個分量。個分量。 設(shè)有以下關(guān)系模式設(shè)有以下關(guān)系模式Student(sno,sname,sage,ssex,sdept)Course(cno,cname,ccredit,teacher)S-c(sno,cno,grade) 檢索程軍老師所授課程的課號與課名檢索程軍老師所授課程的課號與課名 檢索年齡大于檢索年齡大于21歲的男生學(xué)生的學(xué)號與姓名歲的男生學(xué)生的學(xué)號與姓名例題例題 查看選修了數(shù)據(jù)庫的學(xué)生信息（學(xué)號、姓名、所查看選修了數(shù)據(jù)庫