1、第二章關(guān)系數(shù)據(jù)庫、北京林業(yè)大學(xué)軟件教室、2、本章主要按數(shù)據(jù)模型的三個要素分別對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的一些基本理論(關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系的定義和性質(zhì)、關(guān)系代數(shù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫等)關(guān)系的定義和性質(zhì)、關(guān)系密鑰、 外鍵等基本概念以及關(guān)系運(yùn)算語言的使用方法是重點把握實體完整性和參照完整性的內(nèi)容和意義、常用的一些關(guān)系代數(shù)的基本運(yùn)算等，北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，3，2.1關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其形式化定義2.2關(guān)系的鍵和關(guān)系的完整性2.3關(guān)系代數(shù)2.4關(guān)系運(yùn)算， 北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，4，2.1關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其形式化定義，2.1.1關(guān)系的形式化定義及其相關(guān)概念域(Domain )。 例如： D1=李力、王平、劉偉、m

2、1=3； D2=男、女m2=2； d3=18、20、18； m3=3。 整數(shù)、實數(shù)、字符串的集合都是域、域名、北京林業(yè)大學(xué)軟件教室、5、笛卡兒積給出的域D1、D2、Dn的集合(這些是相同的要素，即D1、D2、Dn的笛卡兒Dn)|diDi，I=1，2，n的各元素(d1，D2，dn )的北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，6，笛卡兒積D1D2Dn的基數(shù)m (即元素(d1，D2，dn )的個數(shù))，是所有領(lǐng)域的基數(shù)的積M=。 例如，表示上述教師關(guān)系中姓名性別的兩個域的笛卡兒積D1D2=(李力、男)、(李力、女)、(王平、男)、(王平、女)、(劉偉、男)的笛卡兒積可以二維表的形式表示：笛卡兒積實際上是二維表、同一個域

3、、北京林業(yè)大學(xué)軟件以上示例的D1D2笛卡兒積的子集(稱為定義關(guān)系(Relation )笛卡兒積D1D2Dn的任何子集的域D1、D2、的子集能夠構(gòu)成教師關(guān)系T1，如表2.2所示，D1D2笛卡兒積的子集(關(guān)系T1)、北京林業(yè)大學(xué)軟件教室、教室在n=2的情況下，稱為二元關(guān)系，這樣類推。 關(guān)系中的每個元素是關(guān)系中的元組，通常用t表示，關(guān)系中的元組個數(shù)是關(guān)系的基數(shù)。 因為關(guān)系是笛卡兒積的子集，關(guān)系也可以看作二維表。 具有相同關(guān)系框架的關(guān)系稱為同類關(guān)系。元組、元組、域、屬性、屬性的名稱是唯一不符合北京林業(yè)大學(xué)軟件教室、10、實際意義的關(guān)系，在關(guān)系模型中，關(guān)系可以進(jìn)一步定義為關(guān)系頭(heading )2.1

4、. 2關(guān)系的性質(zhì)、2.1.2關(guān)系的性質(zhì)關(guān)系被規(guī)范化不同的列可以來自同一域。 每個列稱為屬性，每個屬性需要不同的名稱。 列的順序可以任意交換。 關(guān)系中元組的順序(即行順序)是任意的。 關(guān)系中的每個元件都必須是不可分離的數(shù)據(jù)項。北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，12，不規(guī)范的關(guān)系表2.8，規(guī)范的關(guān)系表2.9，表2.8中，書籍包括省、市縣兩個項目，“表中有表”現(xiàn)象出現(xiàn)的是不規(guī)范的關(guān)系，應(yīng)該將書籍分為省、市縣兩列2.1.3關(guān)系模式的關(guān)系DOM， F) R-關(guān)系名稱U-屬性名稱集合D-稱為作為屬性源的域DOM-屬性的14、關(guān)系模型、關(guān)系、關(guān)系頭、關(guān)系體、靜態(tài)、穩(wěn)定、固定、伴隨數(shù)據(jù)更新的變化、北京林業(yè)大學(xué)軟件教室、1

5、5，例如第1章的圖1-22所示的教育數(shù)據(jù)課程名稱、課程)的選擇課程(課程編號、課程編號、成績)的課程(教師編號、課程編號)、北京林業(yè)大學(xué)軟件教室、16、與學(xué)生關(guān)系模式對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫的例子如圖2-那樣有6組，與圖2-1學(xué)生關(guān)系模式對應(yīng)的例子、北京林業(yè)大學(xué)索2.1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型、2.1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、類型、值2.2關(guān)系的密鑰和關(guān)系的完整性、2.2.1候選密鑰和主關(guān)系密鑰候選密鑰(Candidate Key ) “學(xué)生關(guān)系”中的學(xué)號在每個學(xué)生的“選擇關(guān)系”中是唯一可識別的，屬性組合“學(xué)號課程編號”只能區(qū)分每個人的選擇記錄的候補(bǔ)鍵、候補(bǔ)鍵、唯一性、最小性、北京

6、林業(yè)大學(xué)軟件教室、19、主關(guān)系鍵(Primary Key )各個關(guān)系必須以一個主關(guān)系鍵、學(xué)號、姓名、學(xué)號為數(shù)據(jù)操作的依據(jù)，以姓名為數(shù)據(jù)操作的依據(jù)，主鍵主代碼關(guān)系鍵、北京林業(yè)大學(xué)軟件教室、20、主屬性和非代碼屬性主屬性：主關(guān)系鍵中包含的各屬性稱為主屬性非代碼屬性。 任何候補(bǔ)鍵都不包含的屬性稱為非代碼屬性(非主屬性)全部代碼。 所有屬性的組合：1:n、n:1、教師t、學(xué)生s、課程c、n:n、n:n、候補(bǔ)代碼是(t、c、s )、被參照關(guān)系、被參照關(guān)系的主代碼和參照關(guān)系的外代碼必須定義在同一個域中，北京林業(yè)大學(xué)軟件實體實體的主關(guān)系鍵值不能為空。 另外，一部分為空的學(xué)生關(guān)系的主關(guān)鍵詞“學(xué)號”不能為空。

7、空選關(guān)系的主關(guān)鍵字“學(xué)號程序編號”不能部分為空。 即，“學(xué)號”和“課程號”兩個屬性都不是空參照完整性(Referential integrity )，如果關(guān)系R2的外部關(guān)系密鑰x與關(guān)系R1的主關(guān)系密鑰一致，則x的各值與R1的主關(guān)系密鑰的任一個值相等或取空值， 北京林業(yè)大學(xué)軟件教室用戶定義完整性對某個特定關(guān)系數(shù)據(jù)庫的限制反映了與某個特定應(yīng)用程序相關(guān)的數(shù)據(jù)應(yīng)滿足的語義要求：成績屬性的可取值范圍為0-100之間，北京林業(yè)大學(xué)索、2.3關(guān)系代數(shù)、關(guān)系插入、刪除、修改、關(guān)系模型、北京林業(yè)大學(xué)軟件教室、27，2.3.1關(guān)系代數(shù)的分類及其算子、2.3.1關(guān)系代數(shù)的分類及其算子關(guān)系代數(shù)是抽象的查詢語言關(guān)系代數(shù)

8、的運(yùn)算對象和運(yùn)算結(jié)果都是關(guān)系代數(shù)算子的北京林業(yè)大學(xué)軟件教室關(guān)系代數(shù)的運(yùn)算主要分為兩類：傳統(tǒng)的集合運(yùn)算：將關(guān)系視為元組的集合，將元組作為集合中的要素進(jìn)行運(yùn)算，該運(yùn)算從關(guān)系的“水平”方向即行的角度進(jìn)行。 包括并行、差、正交和直積等運(yùn)算。 專業(yè)的關(guān)系運(yùn)算：不僅包括行運(yùn)算，還包括列運(yùn)算。 此運(yùn)算是為數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用程序引入的特殊運(yùn)算。 包括選擇、投影、合并、除法等運(yùn)算。 北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，29，2.3.2傳統(tǒng)的集合運(yùn)算，給出兩個關(guān)系r，s，()具有相同程度n的話() r的第I個屬性和s的第I個屬性必須從同一個域中取得。 據(jù)說關(guān)系r、s是不相容的。 除笛卡兒積以外，其他集合運(yùn)算要求參與運(yùn)算的關(guān)系必須滿

9、足上述互換性定義。 北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，30，并行： RS=t|trts差異： r-s=t|trts交叉： RS=t|trrt ss，RS=R-(R-S )北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，32，北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，33，北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，34，2.3.3專業(yè)的關(guān)系運(yùn)算，因為是傳統(tǒng)的集合運(yùn)算，所以只從行的角度進(jìn)行，對于靈活地實現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的多種查詢操作，是必要的專業(yè)關(guān)系(1)設(shè)關(guān)系模式為R(A1，A2，An )，其中一個關(guān)系為r，tR表示r的一個元組，tAi表示元組t中與屬性Ai相對應(yīng)的一個成分tA=tAi1、tAi2和tAik表示屬性列a中元組t的元組成分的集合。 (3)R稱為n目的關(guān)系，s稱為

10、m目的關(guān)系，trR、tsS、tr ts稱為元組的連接(concatenation )，這是1個n m列的元組，最初的n個成分是r的1個n元組，接下來的m個成分是s中的1個m元組。 (4)將關(guān)系R(X，z )、x和z設(shè)為屬性組，當(dāng)tX=x時，定義x在r的映像集，Zx=tZ|tR，tX=x的北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，36，映像集例子，x1在r的映像集Z3 x2的r中的圖像集Zx2=Z2，Z3 x3的r中的圖像集Zx3=Z1，Z3，北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，33 Dept=校正計算機(jī)(s )或者5=校正計算機(jī)(s ) (其中，5是屬性Dept的編號)的校正結(jié)果從行的角度北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，38，例2-6查

11、詢工資超過1000 (sal 1000 ) (sex=男) (t )運(yùn)算結(jié)果圖，北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，39，投影(Projection) A(R)=tA | tR例2 TN，TNo，projection 5(t ) (其中，2、1、5分別是屬性TN、TNo和Prof的序列號)的運(yùn)算結(jié)果的圖，a是r的屬性列，現(xiàn)有的Dept(T )運(yùn)算結(jié)果圖，北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，41，詢問講述例2-9c5課程的教師號碼。 TNo(CNo=C5 (TC ) )運(yùn)算結(jié)果如圖所示，北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，42，鏈接(Join)=t rts |trRtsStr XtsY是真正的算術(shù)比較運(yùn)算符自然鏈接：等價鏈接，北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，43，例210是圖如圖所示的兩個關(guān)系r和s，(c )是r和s的連接(CD )，(d )設(shè)定了比r和s大的等值，(a )，(b )，北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，44，(c )，(d )，(f )，(e )，北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，45，等值連接TN(CN=數(shù)據(jù)庫Yx是x的r的形象集，x=trX，北京林業(yè)大學(xué)軟件教室，47，例2-13詢問修完全課程的學(xué)生的學(xué)號和姓名。 S