数据库系统:第二章 关系模型和关系运算理论

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第2章关系模型和关系运算理论-

第2章关系模型和关系运算理论-

如果属性集K是关系模式R1的主键,K 也是关系模式R2的外键,那么在R2的关系中, K的取值只允许两种可能,或者为空值,或者 等于R1关系中某个主键值。
这条规则的实质是“不允许引用不存在的 实体”。
在上述形式定义中,关系模式R1的关系称
为 “ 参 照 关 系 ” , 关 系 模 式 R2 的 关 系 称 为
例如学生的年龄定义为两位整数,范围还
太大,我们可以写如下规则把年龄限制在
15~30岁之间:
CHECK(AGE BETWEEN 15 AND 30)
返 回
19
2.1.4 关系模型的三层体系结构 -- 关系模式
在关系模型中,记录类型称为关系模式,而关 系模式的集合就是数据库的概念模式。在系统实 现时,关系模式和属性的命名一般都用英文单词。
29
2.2.1 关系代数的五个基本操作 (2)
笛卡尔积(Cartesian Product) 形式定义如下: R×S≡{t|t=<tr,ts>∧tr∈R∧ts∈S}
成绩子模式 G(S#,SNAME,C#,SCORE)
21
2.1.4
关系模型的三层体系结构
--子模式(2)
G S# SNAME C# SCORE S256 Wang C5 80 ┆
S S# SNAME AGE SEX
S256 Wang 21 F ┆
SC S# C# SCORE ┆ S256 C5 80 ┆
(3)主键(Primary Key)
在图2.1中,(工号,姓名)是模式的一个超
键,但不是候选键, 而(工号)是候选键。在
实际使用中,如果选择(工号)作为删除或查
找元组的标志,那么称(工号)是主键。
(4)外键(Foreign Key)

数据库原理总结

数据库原理总结

第一章数据库概论1.人工管理阶段,文件系统阶段,数据库阶段,高级数据库阶段(对象数据库技术,分布式数据库系统,开放数据库互连技术,xml数据库技术,现代信息集成技术)2.数据描述:概念设计中:实体,实体集,属性,实体标识符;逻辑设计中:字段,记录,文件,关键码;物理设计中:位,字节,字,块,桶,卷;3.概念模型,逻辑模型(层次,网状,关系,对象),外部模型,内部模型;4.三层模式(外模式,逻辑模式,内模式),两级映像(外模式/逻辑模式映像,逻辑模式/内模式映像)5.数据库系统:数据库,硬件,软件,数据库管理员第二章关系模型和关系运算理论1.超键:能唯一标识元组的属性或属性集。

候选键:不含有多余属性的超键主键:用户选作元祖标识的候选键。

外键:是其他模式的主键。

实体完整性规则,参照完整性规则,用户定义的完整性规则关系模式的三层体系结构:关系模式,子模式,存储模式2.关系代数的5个基本操作:并,差,笛卡尔积,投影,选择;关系代数的4个组合操作:交,连接,自然连接,除法。

关系代数的7个扩充操作:改名,广义投影,赋值,外连接,外部并,半连接,聚集操作3.关系代数表达式的启发式优化算法:尽可能早的执行选择操作;尽可能早的执行投影操作;避免直接做笛卡尔积第三章关系数据库语言SQL1.SQL的组成:数据定义语言,数据操纵语言,嵌入式,数据控制语言2.数据定义:数据类型ok,数据库,数据表,索引的创建等ok。

3.数据查询,数据更新ok。

4,视图,嵌入式,动态SQL语句,存储过程。

第四章关系数据库的规范化设计1.定义1:函数依赖:设有关系模式R(U),U为属性集,x、y为U的子集,函数依赖(FD)是形为X→Y的一个命题,只要r是R的当前关系,对r中任意两个元组t和s,都有t[X]=s[X]蕴涵t[Y]=s[Y],那么称FDX→Y在关系模式R(U)中成立。

定义2:如果X→Y和Y→X同时成立,则可记为X←→Y。

定义3:设F是在关系模式R上成立的函数依赖的集合,X→Y 是一个函数依赖。

第2章 数据库-关系模型1

第2章 数据库-关系模型1

• 在关系数据模型中一般将数据完整性分为三类
– 实体完整性
– 参照完整性 – 用户定义完整性
需要说明两点
• 关系是元组的集合,集合(关系)中的元素(元组) 是无序的;而元组不是分量di的集合,元组中的分量
是有序的。
例如,在关系中(a,b)≠(b,a),但在集合中{a,b}={b,a}。
• 若一个关系的元组个数是无限的,则该关系称为无限
实体完整性规则
• 实体完整性是要保证关系中的每个元组都是可识别和唯一的。 • 实体完整性规则要求关系中元组的主键值不可以为空值。
• 实体完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件,也称作是
关系的不变性。 • 关系数据库管理系统用主键实现实体完整性,这是由关系系统 自动支持的。
对实体完整性规则的几点说明
关系数据语言
• 关系代数语言:如ISBL
• 关系演算语言:
– 元组关系演算语言(如Aplha,Quel)
– 域关系演算语言(如QBE)
• 具有关系代数和关系演算双重特点的语言:如SQL
返回
关系完整性约束
• 在数据库中数据完整性是指保证数据正确的特性。
它包括两方面的内容:
– 与现实世界中应用需求的数据的相容性和正确性; – 数据库内数据之间的相容性和正确性。
部门表(R1)
部门编号 01 02 03 04 部门名称 经理办公室 人事部 公关部 技术部 …
02 03
外部关系键
主关系键
注意事项:
• 外部关键字和相应的主关键字可以不同名,只要 定义在相同值域即可。 • 两个关系(R和S)也可以是同一个关系模式,表 示了属性之间的联系。 • 外部关键字的值是否为空,应视具体问题而定。

关系数据库关系代数运算

关系数据库关系代数运算
组关系演算和域关系演算两类
• 是一种抽象的查询语言
SQL
• 介于关系代数和关系演算之间 • 集DDL、DML和DCL一身的关系数据语言
2.2 关系数据结构的形式化定义
关系模型建立在集合代数基础上,从集合论角度讨论 关系的形式化定义
定义1:域(Domain)-形式化表示为D
• 一组具有相同数据类型的值的集合,如整数、实数等。定义
张三 女
802
李四 男
803
王五 男
804
赵六 女
805
钱七 男
01
19
01
20
01
20
02
20
02
19
专业号 01 02 03
专业名 信息 数学 计算机
关系间的引用
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)
外码说明
关系R和S不一定是不同的关系 目标关系S的主码Ks 和参照关系的外码F必
须定义在同一个(或一组)域上 关于取名
外码并不一定要与相应的主码同名 当外码与相应的主码属于不同关系时,往往取
相同的名字,以便于识别
参照完整性举例
例1:学生实体与专业实体间的关系: 外码 学生(学号,姓名,性别,专业号,年龄) 专业(专业号,专业名)
04
90
04
88
关系间的引用
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)
学号
801 802 803 804 805
姓名
张三 李四 王五 赵六 钱七
性别
女 男 男 女 男

02 关系数据库的基本理论

02 关系数据库的基本理论

2.2.4 关系系统
2.关系系统的分类 按照E.F.Codd的思想,可以把关系系统分 类如下: (1)最小关系系统 (2)关系上完备的系统 (3)全关系系统
2.2.4 关系系统
3.全关系系统的12条基本准则 【准则2-0】一个关系型的DBMS必须能完全通过 它的关系能力来管理数据库。 【准则2-1】信息准则。 【准则2-2】保证访问准则。 【准则2-3】空值的系统化处理。 【准则2-4】基于关系模型的动态的联机数据字典。 【准则2-5】统一的数据子语言准则。
第2章 关系数据库的基本理论
关系数据库系统具有独特的风格,概括起 来有以下五个特点。
(1)简单明了的数据模型。 (2)具有严谨的理论基础。 (3)实体表示方法和实体之间联系的表示 方法一致。 (4)处理多对多的联系方便。 (5)使用的关系数据语言功能强大。
2.1 关系模型概述
关系模型是关系数据库的基础。关系模型由数据 结构、关系操作集合和完整性约束三部分组成。 2.1.1 关系数据结构
其中,姓名、职称、X称为域名,姓名域和职称域各有4个值, X域有2个值,一般称它们的基数分别为4、4、2。
2.2.1 数学定义
【 定 义 2-2】 给 定 一 组 域 D1,D2,…,Dn , 则 D1×D2×…×Dn = { (d1,d2,…,dn) | d1∈Di , i = 1,2,…,n } 称 为 D1,D2,…,Dn 的 笛卡尔积。其中每个(d1,d2,…,dn)叫做一个n元组,元组中的 每个di是Di域中的一个值,称为一个分量。
表达(或描述)关系操作的关系数据语言 可以分为三类,具体分类情况如下:
2.1.2 关系操作
(1)关系代数 关系代数是用对关系的运算来表达查询要
求的方式。 (2)关系演算

关系模型与关系运算

关系模型与关系运算

关系模型与关系运算⽬录关系数据库数据模型是现实世界数据特征的模拟和抽象。

在数据库中⽤数据模型这个⼯具来抽象、表⽰和处理现实世界中的数据和信息。

数据模型通常由数据结构、数据操纵和完整性约束三部分组成,称为数据模型三要素。

数据结构:所研究对象类型的集合。

这些对象是数据库的组成部分,主要包括两类:⼀类是与数据类型、内容、性质有关的对象。

另⼀类是与数据之间联系有关的对象。

数据结构是对系统静态特性的描述,是刻画⼀个数据模型性质最重要的⽅⾯,因此在数据库系统中,⼈们通常按照其数据结构的类型来命名数据模型。

例如,层次结构、⽹状结构和关系结构的数据模型分别命名为层次模型、⽹状模型和关系模型。

数据操纵:对数据库中各种对象允许执⾏的操作集合及有关的操作规则。

常⽤的数据操纵有检索和更新(包括新增、删除、修改)。

数据模型必须定义这些操作的确切含义、操作符号、操作规则(如优先级)以及实现操作的语⾔。

数据操纵是对系统动态特性的描述。

数据的约束条件:是⼀组完整性规则的集合。

完整性规则是给定数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则,⽤来限定符合数据模型的数据库状态以及状态变化,以保证数据的正确性、有效性和相容性。

关系模型关系模型的数据结构:数据结构⾮常单⼀,⽆论是实体还是实体间的联系,均由单⼀的结构来表⽰,该结构是⼀张规范化了的⼆维表,由⾏和列组成,称之为关系。

关系模型的数据操纵:包括查询、新增、删除、修改,其中查询的表达能⼒是最主要的部分。

关系模型数据操纵的特点是集合操作,即操作的对象和结果都是集合,这种操作⽅式也称为⼀次⼀集合⽅式。

关系模型的完整性约束:包括实体完整性、参照完整性和⽤户定义的完整性三⼤类。

其中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,由关系DBMS⾃动⽀持,⽤户定义的完整性是由应⽤领域需要遵循的约束条件,是具体领域中的语义约束。

关系的数学定义域(Domain):⼀组具有相同数据类型的值的集合,如整数、实数等。

02《数据库》第二章关系数据模型 #

02《数据库》第二章关系数据模型 #
• 记为 <条件F>(关系R)={t|t ∈R ∧F(t)=“真”}
• 结果关系的所有属性都是原关系的属性。 • 结果关系的所有元组都是原关系的元组。
• 例如:在学生表中将98管理班同学全部
学号 找出姓来名 。 出生年月 性别 班级
0001 • 李伟 <班19级80=.1‵2.0938管男理′>(学9生8管表理)
性、参照完整性和用户定义的完整性。 • 实体完整性:主码的任何属性值都不能为空。 • 参照完整性:若A是基本关系R1的外码。它与
基本关系R2的主码K相对应,则R1中每个元组 在A上的值必须为以下情况之一。 • 等于R2中某个元组的主码值。 • 取空值(A的每个属性值均为空值)。
• 例如:职工关系(职工号,姓名,…部门编号) 和部门关系(部门编号,部门名称,…)。
班级 98管理 98管理 98管理 98管理
学号 课程号 成绩
0001 01
85
0001 02
70
0003 01
80
0003 02
90
• 自然连接 • (学生表)(成绩表)
学号 姓名 0001 李伟 0001 李伟 0003 赵兰 0003 赵兰
出生年月 性别 1980.12.03 男 1980.12.03 男 1979.05.26 女 1979.05.26 女
《数据库技术原理与应用》
章、关系数据模型基础理论
TEL: Email:
本章教学内容
一、关系模型的基本概念 二、关系代数 三、关系演算 四、查询优化 五、关系系统
一、关系模型的基本概念
1、关系模型的数学定义: 关系模型是建立在数学理论基础上的。 定义(1)域:域(Domain)是值的集合

关系数据库与应用(第02章关系模型与关系代数)

关系数据库与应用(第02章关系模型与关系代数)
02
接条件。 连接操作可以基于一个或多个条件,用于将两个
03
关系的元组组合在一起。 连接操作可以产生新的关系,包含两个关系的所
04
有元组。
除法操作
除法操作是用来处理具有除 法语义的关系运算。
除法操作可以用于处理具有除法 语义的问题,例如找出在某些条 件下的共同元素。
ABCD
除法操作的表示方法是在两 个关系的名称之间放置一个 斜线(/)。
优化前
优化后
PA R T. 0 5
单击此处添加标题
关系代数与SQL的关系
SQL与关系代数的联系
数据操作语言
关系代数和SQL都用于对关系数据库中的数据进 行操作。
查询语言
关系代数和SQL都提供了查询数据的方法。
集合操作
关系代数和SQL都使用集合操作,如并、交、差 等。
SQL与关系代数的差异
语法
01
低系统的负载和成本。
提高用户体验
快速、高效的查询响应可 以提升用户的使用体验,
提高系统的满意度。
关系代数优化的方法
选择运算的优化
通过减少选择条件的数量、使用索引等方法, 减少选择运算的开销。
投影运算的优化
合理安排投影列的顺序,减少数据传输量,提 高投影运算的效率。
Байду номын сангаас
连接运算的优化
采用合适的连接策略,如嵌套循环连接、哈希 连接等,以降低连接运算的复杂度。
SQL的语法更直观,更接近自然语言,而关系代数的语法
更抽象。
功能
02
SQL除了数据操作外,还支持数据定义和数据控制等功能,
而关系代数主要关注数据操作。
应用领域
03
SQL广泛应用于实际的关系数据库管理系统,而关系代数
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2.1.1 关系模型的数据结构
一、从用户的角度看
关系数据库由二维表组成 每张二维表中的: (1)一列对应一个字段
每个字段反映事物的一个特征 每个字段都有字段名和字段值
(2) 一行对应一条记录
学号
984101 984102
课程号
0001 0001
成绩 85 90
第二章 关系模型和关系运算理论 2.1 关系模型的基本概念
第二章 关系模型和关系运算理论 2.1 关系模型的基本概念
(6)外键(Foreign Key) ①如果模式R中的属性K是其它模式的主键,那么K 在模式R中称为外键,记做( FK ) 。 ②不是本关系的键,却引用了其它关系或本关系的 键的属性或属性组,记做( FK )
例6:
关系STUDENT(学学号号,姓名,性别,出生日期,籍贯)
第二章 关系模型和关系运算理论 2.1 关系模型的基本概念
2.1.3 关系模型的完整性约束 PP.41
语法上的规定:每个元组属性都取域中的值 语义上的限制:完整性约束规则
在对DB进行更新 (I/D/U)操作时检查 保证数据与现实世界的一致性 关系模型有三类完整性规则: 实体完整性规则(Entity Integrity Constrain) 参照(引用)完整性规则(Reference Integrity Constrain) 用户定义的完整性规则
2.1 关系模型的基本概念
关系模型的定义: 用二维表格(table)表示实体集及其间联系, 用关键码(或键)进行数据导航的数据模型
理论基础:集合论中的关系(Relation)概念 关系数据模型属逻辑数据模型,具有三要素
第二章 关系模型和关系运算理论 2.1 关系模型的基本概念
学号 …
学生 成绩 m
第二章 关系模型和关系运算理论 2.1 关系模型的基本概念
2.1.2 关系的定义和性质
一.定义 关系是一个属性数目(目)相同的元组的集合
有限关系:元组数目(基数)有限
二.性质 • 关系中的每一个属性值都是不可分解的,即
关系的属性域是原子数据的集合 • 关系模型中属性无序(不同于集合)R(A1,A2)= R(A2,A1) • 关系模型中元组无序 • 同一关系中不允许有相同元组
选修 n
课程
课号 … E-R图
学号
98410 981410
2:
姓名 王一 赵二
:
性别 出生日期 …
男 1980/06/03
女 1981/04/28
:
:
学号
984101 :
课号Байду номын сангаас
0001 :
成绩 85 :
课程号 课程名 学分 开课时间 …
0001 局域网 2
春季
0002 数据库 3
秋季
:
:
:
:
第二章 关系模型和关系运算理论 2.1 关系模型的基本概念
2.1 关系模型的基本概念 2.1.1 关系模型的数据结构 2.1.2 关系的定义和性质 2.1.3 关系模型的数据约束 2.1.4 E-R模型向关系模型的转换 2.1.5 关系模型的数据操作 2.1.6 关系模型的三级模式和优点 2.2 关系代数 2.3 关系演算概述 2.4 关系代数表达式的优化
第二章 关系模型和关系运算理论
2.1 关系模型的基本概念 2.1.1 关系模型的数据结构 2.1.2 关系的定义和性质 2.1.3 关系模型的数据约束 2.1.4 E-R模型向关系模型的转换 2.1.5 关系模型的数据操作 2.1.6 关系模型的三级模式和优点 2.2 关系代数 2.3 关系演算概述 2.4 关系代数表达式的优化
PK
关系COURSE(课程名,课程号,学分,开课时间,先修课号)
PK
关系SC (学号,课程号,成绩) FK PK FK
* 关系数据模型中实体间(表间)的联系是用外键隐含地表示的
第二章 关系模型和关系运算理论 2.1 关系模型的基本概念
思考:
在关系COURSE(课程名,课程号,学分,开课时间,先修课号) 中先修课号是什么键,与课程号的关系如何 ?
例2:STUDENT(学号,姓名,性别,出生日期,籍贯)候选键? ?学号,姓名 ――>×
主属性 ――包含在任何一个候选键中的属性 非主属性――不包含在任何一个候选键中的属性
例3:选课(学号,课程号,成绩)
第二章 关系模型和关系运算理论 2.1 关系模型的基本概念
(3)主键 (Primary Key)――用户选作元组标识的候选键,
成绩:0-100
关系名及其各属性名――>关系模式(Relation Schema).
选课(学号,课程号,成绩)
关系中属性的个数――>关系的目或元数 3 关系中元组的个数――>关系的基数 2 关系中各元组用关键字(Key word—简称键)来标识.
选课(学号,课程号,成绩) 说明:表与关系、元组与记录、属性与列/字段等术语可以通用
二.理论术语
学号 课程号 成绩
关系数据库由关系组成
984101 0001 85
984102 0001 90
一个关系由一张二维表表示
关系由元组(Tuple)组成,一个元组对应表中的一行(Row).
元组由属性组成,一属性一列(Clumn),属性有名/值.
属性的取值范围(所有可取值的集合)――>属性域
D每o个m关a系in(都A有). 关系名. 选课
第二章 关系模型和关系运算理论
第二章 关系模型和关系运算理论
关系模型是当前的主流逻辑数据模型 首先由IBM公司的高级研究员E.F.Codd于1970年提出 应用广泛的原因:
• 单一的数据建模概念 • 坚实的数学理论基础 • 提供高级接口:数据库语言SQL
第二章 关系模型和关系运算理论
第二章 关系模型和关系运算理论
第二章 关系模型和关系运算理论 2.1 关系模型的基本概念
三.键(Key) ―― 数据间关系的描述(表内的、表间的)
(1)超键(Supper Key) ――其值能唯一地决定其它所有属性 的值的属性集
例1:STUDENT(学号,姓名,性别,出生日期,籍贯)
?学号,姓名 ――> Y
(2)候选键:不含多余属性的超键。 或:其值能唯一地决定关系中其它所有 属性的值、而它的任何真子集无此性质 的属性或属性组。
称为主键( PK ),简称键
(4)候补键(Alternate Key) ――主键之外的候选键
例4: 设 在STUDENT关系中,学生姓名唯一 则 学号、姓名都为STUDENT的候选健 若 定义学号为主键,则姓名就为候补健
(5)全键――由关系的所有属性构成的主键
例5:
项目
n 零件
m 供应
p 供应商
SUPPLY(供应商,零件名,工程名)
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