1關(guān)系數(shù)據(jù)庫2關(guān)系數(shù)據(jù)庫一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫及其特征二、關(guān)系模式三、關(guān)系的完整性四、關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQL3一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫及其特征1.1什么是關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫是因為采用關(guān)系模型而得名，20世紀(jì)70年代末以后所問世的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品大多為關(guān)系模型。關(guān)系數(shù)據(jù)庫之所以得到廣泛應(yīng)用，是因為它是建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)上的，概念清晰、簡單，能夠用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)來表示實體集合和它們之間的聯(lián)系。關(guān)系系統(tǒng)只有“表”這一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；而非關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)還有其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還有其他的操作。4一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫及其特征1.2關(guān)系數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單。關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用統(tǒng)一的二維表作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不存在復(fù)雜的內(nèi)部聯(lián)系，具有高度的簡潔性與方便性。（2）功能強(qiáng)?？梢灾苯訕?gòu)造復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型，特別是多聯(lián)系間的聯(lián)系表達(dá)，可以一次得到一條完整記錄，也可以修改數(shù)據(jù)間的聯(lián)系，同時還具備一定程度的修改數(shù)據(jù)模式的能力。此外，路徑選擇的靈活性、存儲結(jié)構(gòu)的簡單性都是它的優(yōu)點(diǎn)。5一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫及其特征1.2關(guān)系數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)（3）使用方便。關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，它的使用不涉及系統(tǒng)內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)，用戶不必了解，更無須干預(yù)內(nèi)部組織，所用數(shù)據(jù)語言均為非過程性語言，因此操作、使用都很方便。（4）數(shù)據(jù)獨(dú)立性高。關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組織、使用由于不涉及物理存儲因素，不涉及過程性因素，因此數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性很高，數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性也有一定的改善。（5）對事務(wù)處理領(lǐng)域應(yīng)用效果較好，但對非事務(wù)性應(yīng)用及分析領(lǐng)域的應(yīng)用尚顯不足。6一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫及其特征1.3關(guān)系模型的基本術(shù)語（1）關(guān)系。一個關(guān)系對應(yīng)一個二維表。7一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫及其特征（2）屬性及值域。二維表中的列（字段）稱為關(guān)系的屬性。關(guān)系的屬性包括屬性名和屬性值兩部分，其列名即為屬性名，列值即為屬性值。屬性值的取值范圍稱為值域。8一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫及其特征（3）關(guān)系模式。二維表中的行定義（表頭）、記錄的類型，即對關(guān)系的描述稱為關(guān)系模式，關(guān)系模式的一般形式為：關(guān)系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）學(xué)生信息（學(xué)號，姓名，性別，年齡）選課信息（學(xué)號，課程號，成績）9一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫及其特征（4）元組。二維表中的一行，即每一條記錄的值稱為關(guān)系的一個元組。關(guān)系由關(guān)系模式和元組的集合組成。10一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫及其特征（5）鍵（或碼）。由一個或多個屬性組成。在實際使用中，有下列幾種鍵。①候選鍵（CandidateKey）：若關(guān)系中的某一屬性組的值能唯一地標(biāo)識一個元組，則稱該屬性組為候選鍵。②主鍵（PrimaryKey）：若一個關(guān)系有多個候選鍵，則選定其中一個為主鍵。③外鍵（ForeignKey）：設(shè)F是關(guān)系R的一個或一組屬性，但不是關(guān)系R的鍵。如果F與關(guān)系S的主鍵相對應(yīng)，則稱F是關(guān)系R的外鍵，關(guān)系R稱為參照關(guān)系，關(guān)系S稱為被參照關(guān)系或目標(biāo)關(guān)系。11一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫及其特征1.4關(guān)系的性質(zhì)（1）關(guān)系中每個屬性值都是不可分解的，即關(guān)系的每個元組分量必須是原子的。從二維表的角度講，不允許表中嵌套表。不符合規(guī)范的表符合規(guī)范的表課程學(xué)時理論實驗數(shù)據(jù)庫原理5410編譯原理

4010課程理論學(xué)時實驗學(xué)時數(shù)據(jù)庫原理5410編譯原理4010操作系統(tǒng)501212一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫及其特征（2）關(guān)系中不允許出現(xiàn)相同的元組。從語義角度看，二維表中的一行即一個元組，代表著一個實體。現(xiàn)實生活中不可能出現(xiàn)完全一樣、無法區(qū)分的兩個實體，因此，二維表不允許出現(xiàn)相同的兩行。同一關(guān)系中不能有兩個相同的元組存在，否則將使關(guān)系中的元組失去唯一性，這一性質(zhì)在關(guān)系模型中很重要。（3）在定義一個關(guān)系模式時，可隨意指定屬性的排列次序。例如，在定義表2.2所示的關(guān)系模式時，可以指定屬性的次序為（課程，理論學(xué)時，實驗學(xué)時），也可以指定屬性的次序為（課程，實驗學(xué)時，理論學(xué)時）。13一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫及其特征（4）在一個關(guān)系中，元組的排列次序可任意交換，并不改變關(guān)系的實際意義。由于關(guān)系是一個集合，因此不考慮元組間的順序問題。在實際應(yīng)用中，常常對關(guān)系中的元組排序，這樣做僅僅為了加快檢索數(shù)據(jù)的速度，提高數(shù)據(jù)處理的效率。需要補(bǔ)充的一點(diǎn)：判斷兩個關(guān)系是否相等，是從集合的角度來考慮的，與屬性的次序無關(guān)，與元組次序無關(guān)，與關(guān)系的命名也無關(guān)。（5）關(guān)系模式相對穩(wěn)定，關(guān)系卻隨著時間的推移不斷變化。這是由數(shù)據(jù)庫的更新操作（包括插入、刪除、修改）引起的。14二、關(guān)系模式關(guān)系模式是對關(guān)系的描述。關(guān)系模式是型，而關(guān)系是值。定義關(guān)系模式必須指明：元組集合的結(jié)構(gòu)包括屬性構(gòu)成、屬性來自的域、屬性與域之間的映像關(guān)系；元組語義以及完整性約束條件；屬性間的數(shù)據(jù)依賴。關(guān)系實際上是關(guān)系模式在某一時刻的狀態(tài)或內(nèi)容。關(guān)系模式是靜態(tài)的、穩(wěn)定的，而關(guān)系是動態(tài)的、隨時間不斷變化的，因為關(guān)系操作在不斷地更新著數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。但在實際應(yīng)用中，常常把關(guān)系模式和關(guān)系統(tǒng)稱為關(guān)系。15二、關(guān)系模式關(guān)系模式可以形式化地表示為R(U,D,dom,F)R： 關(guān)系名；U： 組成該關(guān)系的屬性名集合；D： 屬性組U中屬性所屬的域；dom： 屬性向域的映像集合；F： 屬性間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系集合。關(guān)系模式通?？梢院営洖镽（U）或R（A1，A2，…，An），其中：R為關(guān)系名，A1，A2，…，An為屬性名。16三、關(guān)系的完整性關(guān)系模型的完整性規(guī)則是對關(guān)系的某種約束條件。關(guān)系模型中可以有3類完整性約束：實體完整性參照完整性用戶定義的完整性。17三、關(guān)系的完整性1．實體完整性（EntityIntegrity）一個基本關(guān)系通常對應(yīng)現(xiàn)實世界的一個實體集，現(xiàn)實世界中的實體是可區(qū)分的，即它們具有某種唯一性標(biāo)識。相應(yīng)的，在關(guān)系模型中以主鍵作為唯一性標(biāo)識。主鍵中的屬性即主屬性，不能取空值。所謂空值就是“不知道”或“無意義”的值。如果主屬性取空值，就說明存在某個不可標(biāo)識的實體，即存在不可區(qū)分的實體。實體完整性規(guī)則：若屬性A是基本關(guān)系R的主屬性，則屬性A不能取空值。18三、關(guān)系的完整性2．參照完整性（Referentialintegrity）現(xiàn)實世界中的實體之間往往存在某種聯(lián)系，在關(guān)系模型中實體及實體間的聯(lián)系都是用關(guān)系來描述的。這樣就自然存在著關(guān)系與關(guān)系間的引用。設(shè)F是基本關(guān)系R的一個或一組屬性，但不是關(guān)系R的鍵，如果F與基本關(guān)系S的主鍵Ks相對應(yīng)，則稱F是基本關(guān)系R的外鍵，并稱基本關(guān)系R為參照關(guān)系，基本關(guān)系S為被參照關(guān)系或目標(biāo)關(guān)系。關(guān)系R和S可以是不同的關(guān)系。參照完整性規(guī)則就是定義外碼與主碼之間的引用規(guī)則。19參照完整性規(guī)則：若屬性（或?qū)傩越M）F是基本關(guān)系R的外鍵，它與基本關(guān)系S的主鍵Ks相對應(yīng)，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中某個元組的主鍵值。三、關(guān)系的完整性20三、關(guān)系的完整性【例2.1】在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中有下列兩個關(guān)系模式。學(xué)生關(guān)系模式：S（學(xué)號，姓名，性別，年齡，班級號，系別），PK（學(xué)號）學(xué)習(xí)關(guān)系模式：SC（學(xué)號，課程號，成績），PK（學(xué)號，課程號），F(xiàn)K1（學(xué)號），F(xiàn)K2（課程號）根據(jù)規(guī)則要求，關(guān)系SC中的“學(xué)號”值應(yīng)該在關(guān)系S中出現(xiàn)。如果關(guān)系SC中有一個元組（S07，C04，80），而學(xué)號S07卻在關(guān)系S中找不到，那么就認(rèn)為在關(guān)系SC中引用了一個不存在的學(xué)生實體，這違反了參照完整性規(guī)則。另外，在關(guān)系SC中“學(xué)號”不僅是外鍵，也是主鍵的一部分，因此這里“學(xué)號”值不允許空。21三、關(guān)系的完整性3．用戶定義的完整性實體完整性和參照性適用于任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。除此之外，不同的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境的不同，往往還需要一些特殊的約束條件。用戶定義的完整性就是針對某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫的約束條件，它反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求。關(guān)系模型應(yīng)提供定義和檢驗這類完整性的機(jī)制，以便用統(tǒng)一的系統(tǒng)的方法處理，而不要由應(yīng)用程序承擔(dān)這一功能。22三、關(guān)系的完整性【例2.2】例2.1中的學(xué)生關(guān)系模式S中，學(xué)生的年齡定義為兩位整數(shù)，但范圍仍然太大，為此用戶可以寫出如下規(guī)則把年齡限制在15～30歲之間： CHECK（AGEBETWEEN15AND30）23四、關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQLSQL（StructuredQueryLanguage：結(jié)構(gòu)化查詢語言）1.SQL語言是關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中最流行的數(shù)據(jù)查詢和操作語言，用戶可以使用SQL語言對數(shù)據(jù)庫執(zhí)行各種操作，包括數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱和數(shù)據(jù)控制等與數(shù)據(jù)庫有關(guān)的全部功能。2.SQL語言是在1974年由美國IBM公司的SanJose研究所中的科研人員Boyce和Chamberlin提出的，并于1975～1979年在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)原型SystemR上實現(xiàn)了這種語言。243.1986年，ANSI的數(shù)據(jù)庫委員會批準(zhǔn)了SQL作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言的美國標(biāo)準(zhǔn)，并公布了SQL標(biāo)準(zhǔn)文本SQL-86，1987年ISO將其采納為國際標(biāo)準(zhǔn)。4.不同的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)廠商開發(fā)的SQL并不完全相同。這些不同類型的SQL一方面遵循了標(biāo)準(zhǔn)SQL語言規(guī)定的基本操作，另一方面又在標(biāo)準(zhǔn)SQL語言的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展，增強(qiáng)了功能。不同廠商的SQL有不同的名稱，例如，Oracle產(chǎn)品中的SQL稱為PL/SQL，MicrosoftSQLServer產(chǎn)品中的SQL稱為Transact-SQL。四、關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQL25四、關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQLSQL的主要功能（DDL、DML、DCL）（1）數(shù)據(jù)定義功能 SQL的數(shù)據(jù)定義功能通過數(shù)據(jù)定義語言（DataDefinitionLanguage，DDL）實現(xiàn)。它用來定義數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)，包括基本表、視圖和索引。 基本的DDL包括3類，即定義、修改和刪除。26SQL的主要功能

（2）數(shù)據(jù)操縱功能 SQL的數(shù)據(jù)操縱功能通過數(shù)據(jù)操縱語言（DataManipulationLanguage，DML）實現(xiàn)。它包括數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)更新兩大類操作，其中數(shù)據(jù)查詢是指對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計、分組、排序等操作；數(shù)據(jù)更新包括插入、刪除和修改3種操作。四、關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQL27四、關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQLSQL的主要功能（3）數(shù)據(jù)控制功能 數(shù)據(jù)庫的控制是指數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性控制。SQL的數(shù)據(jù)控制功能通過數(shù)據(jù)控制語言（DataControlLanguage，DCL）實現(xiàn)，它包括對基本表和視圖的授權(quán)，完整性規(guī)則的描述以及事務(wù)開始和結(jié)束等控制語句。28四、關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQLSQL的特點(diǎn)SQL語言集數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)定義和數(shù)據(jù)控制功能于一體，語言風(fēng)格統(tǒng)一。使用SQL語句就可以獨(dú)立完成數(shù)據(jù)管理的核心操作。SQL還是高度非過程化的，在對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存取操作時無需了解存取路徑。SQL語言采用集合操作方式，其操作對象、操作結(jié)果均可以是元組的集合。SQL具有交互式和嵌入式兩種形式。交互式SQL能夠獨(dú)立地用于聯(lián)機(jī)交互，直接鍵入SQL命令就可以對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作。29四、關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQLSQL語言簡潔、易學(xué)易用。雖然SQL的語言功能極強(qiáng)，但其語言十分簡潔，只用了9個動詞就完成了其核心功能。SQL的命令動詞及其功能如下表所示。表2.3 SQL的命令動詞SQL的功能命令動詞數(shù)據(jù)定義CREATE，DROP，ALTER數(shù)據(jù)操縱SELECT，INSERT，UPDATE，DELETE數(shù)據(jù)控制GRANT，REVOKE30四、關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQLSQL支持三級模式結(jié)構(gòu)。31四、關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQL①全體基本表（BaseTable）構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫的模式?；颈硎潜旧愍?dú)立存在的表，在SQL中一個關(guān)系就對應(yīng)一個基本表。②視圖（View）和部分基本表構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫的外模式。視圖是從基本表或其他視圖中導(dǎo)出