数据库课件_第二章 关系数据库2
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C0006 林学院 林木 85285343 4号楼
C0007 工程学院 林林 85285353 5号楼
C0008 兽医学院 林森 85285363 6号楼
第五页，共40页。
第2章 关系数据库
例：系
2.1关系(guān xì)数据模 型的
基本概念
系编号
系名称
系主任 班级 个数
X0001 公共事业管理系 游艳玲 40
长袖S
RxT={(长袖,S),(长袖,M),(长袖,长L)袖,
(短袖,S),(短袖,M),(短袖,L)}
短袖
X
S M
=
长袖M 长袖L 短袖S
L 短袖M
短袖L
第二十五页，共40页。
第2章 关系数据库
2.2关系(guān xì)代数
笛卡尔积运算定义：两个已知关系R和S： R={r1,r2,…,rN},
码,那么该属性或属性集是关系R的外码:
例如：关系表“系”的属性“学院编号”，属性“学院编号”在关
系表“学院”中是主码，因此属性“学院编号”称为关系表“系”
的外键，记为：
系.学院编号 -> 学院.学院编号
（子表）（外码） （父表）（主码）
第七页，共40页。
第2章 关系数据库
2.1关系(guān xì)数据模 型的
DH(代号) A A B B
GC（规格） 1 3 5 4
Q： R1-R=？
第十九页，共40页。
DH(代号) GC(规格)
A
1
A
3
B
5
B
4
C
2
R
DH(代号) GC(规格)
C
2
C
3
C
第2章关系数据库(2)精品PPT课件
t组r t的s:：连R接为。n它目是关一系个，nS为+ mm目列关的系元。组t，r 前Rn，个ts分S量，为tRr t中s称的为一元个 n元组，后m个分量为S中的一个m元组。
象当表t集示[X(R]Im=中xa属时ge性，s组xS在eXtR上) 中Z值x的：为象给x的集定诸为一元：个组Z关x在=系{ZtR[上Z(X]分|,tZ量)，R的，X集和t[合XZ]为。=x属} 性，组它。
[例3]查询学生的姓名和所在系别。
πSname，Sdept(Student) 或 π2，5(Student) [例4]查询学生关系Student中的所有系别 。
Sname 李勇 刘晨
Sdept
CS IS
πSdept(Student)
Sdept
王敏 MA 张立 IS
CS
IS
MA
数据库原理与技术
7
刘安丰()
数据库原理与技术
4
刘安丰()
选择(Selection)：是从行的角度进行的运算，在关系R中选择满足给定条件 的诸元组，记为σF(R) = {t|tR∧F(t)= ‘真’}，其中F是选择运算符，是一个 逻辑表达式。
设学生-课程数据库包括关系Student、Course和SC
[例1]查询信息系（IS系）全体学生。
a1 a1 a1 a2 S
b1
5
b3 10
b2
6
b2
7
b2
6
b3 10
b3
8
b3 10
自然连接 R S
BE
R.B=S.B
b1 3
S b2 7
A R.B C S.B E
a1 b1 5
b1
3
A B CE a1 b1 5 3
象当表t集示[X(R]Im=中xa属时ge性，s组xS在eXtR上) 中Z值x的：为象给x的集定诸为一元：个组Z关x在=系{ZtR[上Z(X]分|,tZ量)，R的，X集和t[合XZ]为。=x属} 性，组它。
[例3]查询学生的姓名和所在系别。
πSname，Sdept(Student) 或 π2，5(Student) [例4]查询学生关系Student中的所有系别 。
Sname 李勇 刘晨
Sdept
CS IS
πSdept(Student)
Sdept
王敏 MA 张立 IS
CS
IS
MA
数据库原理与技术
7
刘安丰()
数据库原理与技术
4
刘安丰()
选择(Selection)：是从行的角度进行的运算，在关系R中选择满足给定条件 的诸元组，记为σF(R) = {t|tR∧F(t)= ‘真’}，其中F是选择运算符，是一个 逻辑表达式。
设学生-课程数据库包括关系Student、Course和SC
[例1]查询信息系（IS系）全体学生。
a1 a1 a1 a2 S
b1
5
b3 10
b2
6
b2
7
b2
6
b3 10
b3
8
b3 10
自然连接 R S
BE
R.B=S.B
b1 3
S b2 7
A R.B C S.B E
a1 b1 5
b1
3
A B CE a1 b1 5 3
数据库原理及应用第2章关系数据库(2学时)PPT课件
工号 4001 4002 4124 5018
姓名 zhang
li liu wang
年龄 50 40 35 25
性别 M F M M
工资 2000 1500 2000 1000
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
1. 常用的关系操作
查询：选择、投影、连接、除、并、交、差 更新：插入、删除、修改
导师
张清玫
D1域 导师集合
张清玫
刘逸
D2域 专业集合
× 计算机专业
信息专业
D3域 研究生 集合 李勇
× 刘晨
王敏
张清玫 张清玫 张清玫 张清玫 张清玫
= 刘逸
刘逸 刘逸
刘逸
刘逸
刘逸
专业
计算机专业 计算机专业 计算机专业 信息专业 信息专业 信息专业 计算机专业 计算机专业 计算机专业 信息专业 信息专业 信息专业
若Di（i＝1，2，…，n）为有限集，其基数为mi（i＝ 1，2，…，n），则D1×D2×…×Dn的基数M为：
n
M
i 1
m
i
3. 关系（Relation）
（1）关系
D1×D2×…×Dn 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）4.关系数据语言的特点
①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 用户不需要使用循环结构就可以完成数据操作
②能够嵌入高级语言中使用 ③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
2.1 关系模型概述 2.2 关系数据结构 2.3 关系的完整性 2.4 关系代数
课件第二部分关系数据库
2. 笛卡尔积（Cartesian Product）
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： D1×D2×…×Dn ＝ ｛ （ d1 ， d2 ， … ， dn）｜diDi，i＝1，2，…，n｝
笛卡尔积 例1
有3个域，A＝（a1，a2），B＝（b1，b2， b3），C＝（c1，c2），
第二章 关系数据库
2.1 关系模型概述 2.2 关系数据结构 2.3 关系的完整性 2.4 关系代数 2.5 关系演算 2.6 小结
关系数据库简介
1970年，美国IBM公司的E.F.Codd提出关系 数据模型
之后，提出了关系代数和关系演算的概念 1971-1972年，E.F.Codd提出了关系的第一、
2.2 关系数据结构
2.2.1 关系 2.2.2 关系模式 2.2.3 关系数据库
2.2.3 关系数据库
关系数据库的定义： 在一个给定的应用领域中，所有实体及
实体之间联系的 关系的集合 构成一个关 系数据库。 关系数据库模式： 关系数据库的型称为关系数据库模式， 是对关系数据库的描述 关系数据库的值： 是指数据库中在某一时刻对应的关系的 集合
2.2.1 关系
⒈ 域（Domain） 2. 笛卡尔积（Cartesian Product） 3. 关系（Relation）
⒈ 域（Domain）
域： 是一组具有相同数据类型的值的集合。
例：
• 整数 • 实数 • 大于 0 并且小于 100 的正整数 • 所有同学的名字 • {‘男’，‘女’}
关系操作集合(续）
1) 常用的关系操作 数据查询
• 选择、投影、连接、除、并、交、差
数据库课件第2章
R
A B C
3 2 7 4 R
2=2
S
A B C
3 7 4 2 5 3
6 5 2 4 S
7 7 3 3 R.A
R.B R.C S.A S.B S.C
7 4
2 4
3 3
7 3
2 4
3 5
Question:
• 设关系R和S上的属性个数分别为2和3， 那么R 1<2 S等价于
• A. O1<2 (R*S) • C. O1<2(R S) B. O 1<4(R*S) D. O1<4(R S)
3. 连接（Join）
• 1）连接也称为θ连接 • 2）连接运算的含义 – 从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条 件的元组
R S={
| tr R∧ts S∧tr[A]θts[B] }
– 连接运算从R和S的广义笛卡尔积R×S中选取 （R关系）在A属性组上的值与（S关系）在B属 性组上值满足比较关系的元组。
A
a1 a1 a1 a1 a1 a1 a2 a2 a2
B
b1 b1 b1 b2 b2 b2 b2 b2 b2
C
c1 c1 c1 c2 c2 c2 c1 c1 c1
A
a1 a1 a2 a1 a1 a2 a1 a1 a2
B
b2 b3 b2 b2 b3 b2 b2 b3 b2
C
c2 c2 c1 c2 c2 c1 c2 c2 c1
R
B b1 b2 b3 b4
C 5 6 8 12
B b1 b2 b3 b3 b5
S
E 3 7 10 2 2
连接(续)
R
C＜E
S
A
数据库完整第2章ppt课件
但实际中，常把二者统称为关系
18
3、关系数据库
➢ 在关系模型中，实体以及实体间的联系都是用 关系来表示的。在一个给定的现实世界领域中 ，相应于所有的实体及实体之间的联系的关系 集合构成一个关系数据库。
➢ 关系数据库也有型和值之分。型称为关系数据 库模式，是对关系数据库的描述，定义了域和 域间的关系模式，值称为关系数据库。
RS
和添加可通过并运算实现。
32
2. 差（Difference）
➢ 关系R与关系S的差由属于R而不属于S的所有元组组
成，即R中删去与S中相同的元组，组成一个新关系，
其结果仍为n目关系。记作：
R-S={t|t∈R∧┐t∈S}
RS
➢ 通过差运算，可实现关系数据库
记录的删除。
33
3. 交（Intersection）
R：关系名 U：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：属性间数据的依赖关系集合。
简记为：R（U）或 R(A1，A2, … An) R为关系名；An为属性名
17
关系是值，是关系模式在某一时 刻的状态或内容，动态的、随时 间不断变化 关系模式是型，关系模式是静态 的，稳定的
关系操作
集合
非关系 数据模 型的数 据操作 模式为 一次一 记录的 方式
关系操作(查询)：选择、投影、 连接、除、并、交、差
关系操作(修改)：增、删、改
5
2.1 关系数据库概述
关系模型中的关系操作：关系代数和关系演算
三
者
关系代数：用关系运算表达查询要求
等
价
关系演算：用谓词表达查询要求
， 评
估
关系代数语言
第2章 关系数据库
18
3、关系数据库
➢ 在关系模型中，实体以及实体间的联系都是用 关系来表示的。在一个给定的现实世界领域中 ，相应于所有的实体及实体之间的联系的关系 集合构成一个关系数据库。
➢ 关系数据库也有型和值之分。型称为关系数据 库模式，是对关系数据库的描述，定义了域和 域间的关系模式，值称为关系数据库。
RS
和添加可通过并运算实现。
32
2. 差（Difference）
➢ 关系R与关系S的差由属于R而不属于S的所有元组组
成，即R中删去与S中相同的元组，组成一个新关系，
其结果仍为n目关系。记作：
R-S={t|t∈R∧┐t∈S}
RS
➢ 通过差运算，可实现关系数据库
记录的删除。
33
3. 交（Intersection）
R：关系名 U：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：属性间数据的依赖关系集合。
简记为：R（U）或 R(A1，A2, … An) R为关系名；An为属性名
17
关系是值，是关系模式在某一时 刻的状态或内容，动态的、随时 间不断变化 关系模式是型，关系模式是静态 的，稳定的
关系操作
集合
非关系 数据模 型的数 据操作 模式为 一次一 记录的 方式
关系操作(查询)：选择、投影、 连接、除、并、交、差
关系操作(修改)：增、删、改
5
2.1 关系数据库概述
关系模型中的关系操作：关系代数和关系演算
三
者
关系代数：用关系运算表达查询要求
等
价
关系演算：用谓词表达查询要求
， 评
估
关系代数语言
第2章 关系数据库
数据库技术与应用第2章-关系数据库PPT课件
查询优化技术
索引优化
合理使用索引可以加快查询速度，减 少全表扫描。
查询语句优化
通过优化查询语句，如使用连接代替 子查询、减少使用SELECT * 等，可 以提高查询效率。
数据库分区
将大表分成小表，提高查询和管理效 率。
数据库集群和分布式部署
通过集群和分布式部署，提高数据库 整体性能和可用性。
查询优化策略
06 关系数据库的并发控制
并发控制的概念
并发控制
在关系数据库中，并发控制用于 协调多个事务之间的操作，确保
数据的完整性和一致性。
事务
并发控制的基本单位，一系列操作 在执行过程中不被其他事务干扰， 且在执行完毕后数据状态保持一致。
冲突
当多个事务同时对同一数据进行读 写或写操作时，可能导致数据不一 致的状态。
02 关系数据库系统
关系模型
01
关系模型的基本概念
关系模型是数据库系统的核心，它使用表格形式的数据结构来表示和存
储数据。每个表格由行和列组成，每一列都有一个特定的数据类型。
02
关系的完整性
关系模型中的数据完整性是通过约束实现的，包括实体完整性、引用完
整性和域完整性。这些完整性约束确保了数据的准确性和可靠性。
策略制定
根据业务需求和数据量，制定 合适的备份策略，如每日、每
周、每月备份等。
数据恢复技术
物理恢复
通过数据库的物理文件进行恢 复，适用于数据库损坏严重的
情况。
逻辑恢复
使用数据库的逻辑工具和命令 进行恢复，适用于数据文件损 坏不严重的情况。
点恢复
恢复到特定时间点的数据状态 ，需要保留完整的备份和日志 信息。
03
2. SELECT：用于查询和检索表
数据库课件第二章关系数据库
物理设计
根据逻辑设计结果，选择合适的存储结构和数据 库管理系统，进行物理存储和索引的设计。
数据库设计的ER模型
实体
表示客观存在的事物或对象，具有可区分性。
关系
表示实体之间的联系，包括一对一、一对多和多 对多关系。
属性
表示实体的特征和属性值，用于描述实体的具体 信息。
05 关系数据库的标准语言 SQL
关系数据库
contents
目录
• 关系数据库概述 • 关系模型 • 关系数据库的标准语言SQL • 关系数据库的未来发展
01 关系数据库概述
关系数据库的定义
关系数据库是一种基于关系模型的数 据库管理系统，它使用结构化查询语 言（SQL）来管理和操作数据。
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面向对象数据库系统
面向对象数据库系统是一种基于面向对象程序设计思想的数据库系统，它 支持复杂的数据类型和对象，能够更好地支持应用程序的开发。
面向对象数据库系统具有更好的可扩展性和灵活性，能够更好地支持复杂 的数据结构和业务逻辑，满足各种不同类型的应用需求。
随着软件技术的不断发展，面向对象数据库系统将得到更广泛的应用，成 为未来数据库发展的重要方向之一。
事务处理
关系数据库支持事务处理，能够保证 数据的完整性和一致性。
并发控制
关系数据库采用并发控制机制，支持 多个用户同时访问和操作数据。
关系数据库的体系结构
表格
二维表格，由行和列组成，每 一行代表一条记录，每一列代 表一个字段。
索引
用于快速检索数据的数据结构， 通过索引可以加快查询速度。
数据库
存储数据的集合，由多个表格 组成。
数据查询语言（DQL）用于从数据库中检索数据。
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码(续)
主码 若一个关系有多个候选码，则选定其中一个 为主码（Primary key） 主码的诸属性称为主属性（Prime attribute）。 不包含在任何侯选码中的属性称为非码属性 （Non-key attribute）
关系（续）
7) 三类关系（或称三类表）
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
M mi i 1
在上例中，基数：2×2×3＝12，即 D1×D2×D3共有2×2×3＝12个元组
n
笛卡尔积（续)
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
表 2.1
SUPERVISOR 张清玫 张清玫 张清玫 张清玫 张清玫 张清玫 刘逸 刘逸 刘逸 刘逸 刘逸 刘逸
笛卡尔积（续)
例2-1 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： D1×D2×D3 ＝ ｛(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) ｝
关系（续）
6) 码
候选码（Candidate key）
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，在有多个后选码 时可以选一个作为主码。 在最简单的情况下，候选码只包含一个属性。 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（Allkey）
关系（续）
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
关系（续）
例如在表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（即一个导师只能对一个专业）， 导师与研究生：1:n（一个研究生只能遵从一个导师） 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) }
2.2.1 关系
⒈ 域（Domain）
2. 笛卡尔积（Cartesian Product） 3. 关系（Relation）
⒈ 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
关系操作集合(续）
1) 常用的关系操作
– 查询 • 选择(select)、投影(project)、连接(join)、 • 除(divide)、并(union)、交(intersection)、 • 差(difference) – 数据更新 • 插入(insert)、删除(delete)、修改(update) – 查询的表达能力是其中最主要的部分
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
8) 基本关系的性质
① 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
② 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
基本关系的性质(续)
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P 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）
D1，D2，D3 的笛卡尔积
POSTGRADUATE 李勇 刘晨 王敏 李勇 刘晨 王敏 李勇 刘晨 王敏 李勇 刘晨 王敏
SPECIALITY 计算机专业 计算机专业 计算机专业 信息专业 信息专业 信息专业 计算机专业 计算机专业 计算机专业 信息专业 信息专业 信息专业
3. 关系（Relation）
典型商用系统 – ORACLE – SYBASE – INFORMIX – DB2 – INGRES
第二章 关系数据库
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 关系模型概述 关系数据结构 关系的完整性 关系代数 关系演算 小结
2.1 关系模型概述
关系数据库系统是支持关系模型的数据
库系统 关系模型的组成
– 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
关系数据库简介
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
关系数据库简介
典型实验系统 – System R – University INGRES
笛卡尔积（续)
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。 例
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。
笛卡尔积（续)
4) 基数（Cardinal number） – 若Di（i＝1，2，…，n）为有限集，其基数 为 mi （ i ＝ 1 ， 2 ， … ， n ） ， 则 D1×D2×…×Dn的基数M为：
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。
表 2.2 SAP 关系
SUPERVISOR 张清玫 张清玫 刘逸 SPECIALITY 信息专业 信息专业 信息专业 POSTGRADUATE 李勇 刘晨 王敏
关系（续）
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。
基本关系的性质(续)
⑥ 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
表 2.3 非规范化关系
SUPERVISOR 张清玫 刘逸 SPECIALITY 信息专业 信息专业 POSTGRADUATE PG1 PG2 李勇 王敏 刘晨
2.2 关系的数据结构及形式化定义
关系模型建立在集合代数的基础上
关系数据结构的基本概念 – 关系 – 关系模式 – 关系数据库
2.2 关系数据结构
2.2.1 关系
2.2.2 关系模式 2.2.3 关系数据库
2.2 关系数据结构
2.2.1 关系
2.2.2 关系模式 2.2.3 关系数据库
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
第二章 关系数据库
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 关系模型概述 关系的数据结构及形式化定义 关系的完整性 关系代数 关系演算 小结
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。
基本关系的性质(续)
⑤ 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
2. 笛卡尔积（Cartesian Product）
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： D1×D2×…×Dn ＝ ｛ （ d1 ， d2 ， … ， dn ） ｜ diDi，i＝1，2，…，n｝
– 所有域的所有取值的一个组合 – 不能重复
关系（续）
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 （ Unary relation）。 当 n=2 时 ， 称 该 关 系 为 二 元 关 系 （ Binary relation）。
关系（续）
4) 关系的表示
1) 关系
D1×D2×…×Dn 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）
关系（续）
1) 关系(续)
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 )
第二章 关系数据库
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 关系模型概述 关系数据结构 关系的完整性 关系代数 关系演算 小结
关系数据库简介
系统而严格地提出关系模型的是美国
IBM公司的E.F.Codd
– 1970年提出关系数据模型
• E.F.Codd, “A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks”, 《Communication of the ACM》,1970
主码 若一个关系有多个候选码，则选定其中一个 为主码（Primary key） 主码的诸属性称为主属性（Prime attribute）。 不包含在任何侯选码中的属性称为非码属性 （Non-key attribute）
关系（续）
7) 三类关系（或称三类表）
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
M mi i 1
在上例中，基数：2×2×3＝12，即 D1×D2×D3共有2×2×3＝12个元组
n
笛卡尔积（续)
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
表 2.1
SUPERVISOR 张清玫 张清玫 张清玫 张清玫 张清玫 张清玫 刘逸 刘逸 刘逸 刘逸 刘逸 刘逸
笛卡尔积（续)
例2-1 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： D1×D2×D3 ＝ ｛(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) ｝
关系（续）
6) 码
候选码（Candidate key）
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，在有多个后选码 时可以选一个作为主码。 在最简单的情况下，候选码只包含一个属性。 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（Allkey）
关系（续）
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
关系（续）
例如在表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（即一个导师只能对一个专业）， 导师与研究生：1:n（一个研究生只能遵从一个导师） 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) }
2.2.1 关系
⒈ 域（Domain）
2. 笛卡尔积（Cartesian Product） 3. 关系（Relation）
⒈ 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
关系操作集合(续）
1) 常用的关系操作
– 查询 • 选择(select)、投影(project)、连接(join)、 • 除(divide)、并(union)、交(intersection)、 • 差(difference) – 数据更新 • 插入(insert)、删除(delete)、修改(update) – 查询的表达能力是其中最主要的部分
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
8) 基本关系的性质
① 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
② 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
基本关系的性质(续)
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P 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）
D1，D2，D3 的笛卡尔积
POSTGRADUATE 李勇 刘晨 王敏 李勇 刘晨 王敏 李勇 刘晨 王敏 李勇 刘晨 王敏
SPECIALITY 计算机专业 计算机专业 计算机专业 信息专业 信息专业 信息专业 计算机专业 计算机专业 计算机专业 信息专业 信息专业 信息专业
3. 关系（Relation）
典型商用系统 – ORACLE – SYBASE – INFORMIX – DB2 – INGRES
第二章 关系数据库
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 关系模型概述 关系数据结构 关系的完整性 关系代数 关系演算 小结
2.1 关系模型概述
关系数据库系统是支持关系模型的数据
库系统 关系模型的组成
– 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
关系数据库简介
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
关系数据库简介
典型实验系统 – System R – University INGRES
笛卡尔积（续)
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。 例
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。
笛卡尔积（续)
4) 基数（Cardinal number） – 若Di（i＝1，2，…，n）为有限集，其基数 为 mi （ i ＝ 1 ， 2 ， … ， n ） ， 则 D1×D2×…×Dn的基数M为：
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。
表 2.2 SAP 关系
SUPERVISOR 张清玫 张清玫 刘逸 SPECIALITY 信息专业 信息专业 信息专业 POSTGRADUATE 李勇 刘晨 王敏
关系（续）
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。
基本关系的性质(续)
⑥ 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
表 2.3 非规范化关系
SUPERVISOR 张清玫 刘逸 SPECIALITY 信息专业 信息专业 POSTGRADUATE PG1 PG2 李勇 王敏 刘晨
2.2 关系的数据结构及形式化定义
关系模型建立在集合代数的基础上
关系数据结构的基本概念 – 关系 – 关系模式 – 关系数据库
2.2 关系数据结构
2.2.1 关系
2.2.2 关系模式 2.2.3 关系数据库
2.2 关系数据结构
2.2.1 关系
2.2.2 关系模式 2.2.3 关系数据库
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
第二章 关系数据库
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 关系模型概述 关系的数据结构及形式化定义 关系的完整性 关系代数 关系演算 小结
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。
基本关系的性质(续)
⑤ 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
2. 笛卡尔积（Cartesian Product）
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： D1×D2×…×Dn ＝ ｛ （ d1 ， d2 ， … ， dn ） ｜ diDi，i＝1，2，…，n｝
– 所有域的所有取值的一个组合 – 不能重复
关系（续）
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 （ Unary relation）。 当 n=2 时 ， 称 该 关 系 为 二 元 关 系 （ Binary relation）。
关系（续）
4) 关系的表示
1) 关系
D1×D2×…×Dn 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）
关系（续）
1) 关系(续)
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 )
第二章 关系数据库
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 关系模型概述 关系数据结构 关系的完整性 关系代数 关系演算 小结
关系数据库简介
系统而严格地提出关系模型的是美国
IBM公司的E.F.Codd
– 1970年提出关系数据模型
• E.F.Codd, “A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks”, 《Communication of the ACM》,1970