第二章关系数据模型
关系运算3
2.2 关系代数与数据操作
2.2.1 关系代数
记作 连接 关于连接条件： 关于连接条件： 自然连接是最常见的连接。 在关系数据库环境中，经常利用表与表之间的公共属 性，以自然连接的方式把相互独立的表连接起来。 （1）连接条件中的属性——连接属性。 两个关系 中的连接属性必须是可比的，条件表达式中包含的属 性的类型必须相同（即属性必须来自同一个属性域， 否则非法）。
R >< S
2.2 关系代数与数据操作
2.2.1 关系代数
记作 连接 关于连接条件： 关于连接条件： （2）条件运算符（﹦、﹥、﹥=、﹤、﹤=、﹤﹥） 等值连接——当条件运算符为“=”时，称为~。 自然连接——若等值连接的连接属性是相同属性（或 属性组），且结果关系中消除了重复组。这种等值连 接称为~。
2.1.2 关键字和表的关系
小 结 A. 在关系数据库中，表与表的联系是通过公共属 性实现的。 B. 外码和主码就是为了建立表与表之间的公共属 性。
2.1.3
关系完整性原则
关系完整性规则是对关系主码和外码的约束条件。 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。
关系模型可以提供的三种完整性
2.1 关系数据模型的基本概念
在关系数据模型术语之间的对照表
在关系理论中 在概念模型中 在关系数据库中 某些软件开发商
关系
实体集
表
数据库文件
元组
实体
行
记录
属性
属性
列
字段
2.1.2 关键字和表的关系
在关系数据库 系统中，每一个 表必须有一个主 码，通过它能够 唯一地标识出每 一行。 用主码来实现 “关系”定义的 要求——表中任 意两行（元组） 不能相同。
(第二讲)数据库(第二章：关系数据库的基本概念)
类型 char(10) char(10) char(2) Int char(4) 学号，主码 姓名：字符类型
说明
性别：只能为男或女 年龄：整形 所在专业编号，外码，参照专业表
4. 选课表（XK_Tab）：记录学生的选课结果，对于任意一门课，每 个学生一年最多只能选一次，因此用课程编号、学号和年份联合作为 选课表的主码。选课表通过学号参照学生表，通过课程编号参照课程 表。
2. 课程表（KC_Tab）：存放多门课程，主码为课程编号。
表2-4 课程表（KC_Tab）
列名 KC_Id KC_Name KC_KC_Id KC_Point
类型 char(4) char(50) char(4) Float
说明 课程编号，主码 课程名称 先修课课程编号 课程的学分
3. 学生表（XS_Tab）：记录学生的基本信息，主码为学号，通过专业 编号参照专业表。
2.3 关系模型规范化
关系模型规范化的目的是为了消除存储异常，减少数据冗余， 保证数据的完整性和存储效率。 关系数据库中的关系是要满足一定的规范化要求的。对于不 同规范化程度，可以使用“范式”来衡量。满足最低要求的为I范 式。。在I范式的基础上，进一步满足一些要求的为II范式，以次 类推。一般情况下，在实践中关系模式满足3范式就基本可以。
元素的每一个值 di 叫作一个分量。关系模型中要求每一 个分量必须属于某种基本数据类型，如整形或字符串型。
关系：笛卡尔积的子集就是一个关系。
R( D1 , D2 ,, Dn )
这里R表示关系的名字，n是关系的目或度。
例: 我们给出如下三个域： D1 =导师集合。导师={王新，赵阳} D2=专业集合。专业={计算机，通信} D3=学生集合。学生={（张三，101），（李四，201）} 则笛卡尔积为： D1XD2XD3={（王新，计算机，张三，101）， （王新，计算机，李四，201），
关系代数
关系（续）
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）
主属性
候选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主属性（ Non-Prime attribute）
或非码属性（Non-key attribute）
CS145 数据库
0101
0102 0203
CS148
CS180 CS145
90
87 78
CS148 操作系统
CS180 数据结构
关系（续）
5) 三类关系
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
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
2.1.1 关系
单一的数据结构----关系
现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系来表示
逻辑结构----二维表
从用户角度，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表
建立在集合代数的基础上
关系(续)
⒈ 域（Domain）
2. 笛卡尔积（Cartesian Product）
3. 关系（Relation）
9904
王五
赵六
男
女
1920王麻子 Nhomakorabea赵薇关系性质3—属性无序
学号 姓名 性别 年龄 曾用名
9901
9902 9903
张三
李四 王五
男
女 男
20
18 19
张狗子
李朋 王麻子
9904
赵六
数据库原理2 关系数据库
三、用户定义的完整性（User-defined integrity）
实体完整性和参照性适用于任何关系数据 库系统。除此之外，不同的关系数据库 系统根据其应用环境的不同，往往还需 要一些特殊的约束条件。用户定义的完 整性就是针对某一具体关系数据库的约 束条件，它反映某一具体应用所涉及的 数据必须满足的语义要求。关系模型应 提供定义和检验这类完整性的机制，以 便用统一的系统的方法处理它们，而不 要由应用程序承担这一功能。
体和实体间的联系的关系的集合构成一 个关系数据库。同样，关系数据库也有 型和值之分。
型：关系数据库模式 是对关系数据库的描 述。
值：一般就称为关系数据库。
2.3 关系的完整性
关系模型的完整性规则是对关系的某种约 束条件。
关系模型的三类完整性：
1. 实体完整性 2. 参照完整性 3. 用户定义的完整性
2.4 关系代数
本节要求
给定关系和关系代数表达式，要会算。
给定关系模式和查询（语义）要求，要会写 关系代数表达式。
关系代数是一种抽象的查询语言，用对
关系的运算来表达查询，作为研究关系 数据语言的数学工具。
关系代数的运算对象是关系，运算结果
亦为关系。关系代数用到的运算符包括 四类：集合运算符、专门的关系运算符、 算术比较符和逻辑运算符。
第二章 关系数据库
2-5章为本课程重点与难点 关系数据库的理论基础 1970, E.F.Codd “A Relational Model of Data for Shared Data Banks” 现代主流数据库几乎全部支持关系模型 Oracle(甲骨文)，Sybase, IBM DB2, MS SQL Server, Ingres
引用的时候，必须取基本表中已经存在的 值。由此引出参照的引用规则。
第二章数据模型
（1）矩形框——表示实体型； （2）菱形框——表示联系型； （3）椭圆形框——表示实体型或联系型的属性； （4）直线——用来连接上述三种图框。 做图时，把相应的命名记入框中；对组成关键字的属性，标记下 划线；在菱形框的引出线上要标上联系的方式（如1:N等）。
数据库系统原理
2.20
从现实世界到概念模型的转换由数据库设 计人员完成的。
从概念模型到逻辑模型的转换可以由数据 库设计人员完成，也可以用数据库设计工 具协助设计人员完成。
从逻辑模型到物理模型的转换是由DBMS 自动完成的。
数据库系统原理
2.7
李瑞改（lirg751@）
2.1 信息抽象过程
2.26
李瑞改（lirg751@）
2.4 结构数据模型（简称数据模型）
结构数据模型直接面向数据库的逻辑结构，是对现实世界的 第二层抽象，所以也称逻辑数据模型。 数据库的组成：
数据结构 规定了数据模型的静态特性，刻画数据模型性质最重要的方面。
数据操作 主要包括数据查询和数据更新，规定了数据模型的动态特性。
➢ （1）现实世界
现实世界是指客观存在的事物及其联系，现实世界 有个体和总体等概念。
个体：一个客观存在的可识别事物。 个体特征：每个个体都有一些区别于其他个体的特征 。例如一本书的特征可以有：书名，作者，价格，出 版社，页数等。 总体：所有同类个体的集合成为总体。例如：所有的 “书”就是一个总体。 事物联系：同类个体之间或不同类个体的关系。
2.1 信息抽象过程
➢ （3）机器世界
信息世界中的信息经过数字化处理形成计算机能够处理 的数据，就进入了机器世界，机器世界也叫计算机世界或 数字世界。
数据项：对应实体属性的数据单位，又称为字段。通常和属 性同名。
数据模型的组成要素
ADD CONSTRAINT FK ISBN FOREIGN KEY (ISBN) REFERENCES Book(ISBN)
•数据模型描述了系统的静态特性、动态特性和
约束条件。
•数据模型由数据结构、数据操作、数据完整性
约束组成。
•数据结构是所描述的对象的集合。 •数据操性规则。
2. 3. 2数据操作 数据操作是对数据库中各种对象的实例执行的操作的集合以及有关操作的规则
数据 操 作..
数据查询 数据更新 删除
操作符号 操作规则 实现语言
动态特征
2. 3. 2数据操作
数据操作示例
Select ISBN From Book Where Bookname^'Database%'
③
数据删除
Delete From Book Where ISBN='9781387598‘
Update Book Set Bookname=,Database Application* Where ISBN='9781387598‘
2. 3. 3数据完整性约束
数据完整性约束是给定数据及其联系所具有的制约和依存规则
Database System
数据库系统概论
Introduction to Database Systems
主讲人：吴岩 河南理工大学
知 识
第二章数据模型
点
I数据模型
传统集合运算
2＞概念模型
6选择、投影运算
数据模型的组成要素
$连接运算
4关系数据结构
2. 3数据模型的组成要素
数据结构
数据操作
数据完整性约束
2. 3. 1数据结构
数据库系统概论第五版PDF
数据库系统概论第五版PDF简介《数据库系统概论第五版PDF》是一本介绍数据库系统的入门教材，旨在帮助读者理解数据库系统的基本概念、原理和应用。
本书由柯里斯·李(Morris R. Li)和布鲁斯·斯图尔特(Bruce G. Lindsay)合著，是数据库领域的经典教材之一。
内容概述本书共分为八个章节，每章介绍了数据库系统的不同方面。
下面是各章节的简要概述。
第一章：引论该章节介绍了数据库的基本概念和发展历程。
通过对数据库系统的定义和优势的解释，给读者提供了对数据库系统的初步了解。
第二章：关系数据模型该章节介绍了关系数据模型，包括关系模型的构成要素、关系数据库设计和关系代数。
通过对关系数据模型的详细介绍，读者可以理解关系数据库的基本原理和数据组织方式。
第三章：SQL语言该章节介绍了SQL语言，包括SQL的基本语法、数据的查询和修改操作。
通过对SQL语言的学习和实践，读者可以掌握数据库操作的基本技巧。
第四章：数据库设计该章节介绍了数据库设计的基本原理和方法。
包括数据模型的设计、关系模式的规范化和数据库的物理组织方式。
通过对数据库设计的学习，读者可以理解如何设计一个高效稳定的数据库系统。
第五章：数据库编程该章节介绍了数据库编程的基本概念和技术。
包括存储过程、触发器和函数的编写，以及数据库事务的管理。
通过对数据库编程的学习，读者可以掌握如何编写高效的数据库应用程序。
第六章：关系数据库标准化及数据完整性该章节介绍了关系数据库的标准化和数据完整性保证。
包括关系数据模式的规范化、实体完整性和参照完整性的实现。
通过对数据库标准化和数据完整性的学习，读者可以设计出符合标准和完整性要求的数据库系统。
第七章：物理数据库设计和调优该章节介绍了物理数据库设计和调优的基本原理和方法。
包括数据库索引的设计、查询优化和数据存储方式的选择。
通过对物理数据库设计和调优的学习，读者可以设计出高效的数据库系统和查询方案。
第二章--关系数据库习题
第二章关系数据库一、选择题：1、对于关系模型叙述错误的是。
A．建立在严格的数学理论、集合论和谓词演算公式基础之一B．微机DBMS绝大部分采取关系数据模型C．用二维表表示关系模型是其一大特点D．不具有连接操作的DBMS也可以是关系数据库管理系统2、关系模式的任何属性。
A．不可再分B．可再分C．命名在该关系模式中可以不唯一D．以上都不是3、在通常情况下，下面的表达中不可以作为关系数据库的关系的是。
A．R1（学号，姓名，性别）B．R2（学号，姓名，班级号）C．R3（学号，姓名，宿舍号）D．R4（学号，姓名，简历）4、关系数据库中的码是指。
A．能唯一关系的字段B．不能改动的专用保留字C．关键的很重要的字段D．能惟一表示元组的属性或属性集合5、根据关系模式的完整性规则，一个关系中的“主码”。
A．不能有两个B．不能成为另外一个关系的外码C．不允许为空D．可以取值6、关系数据库中能唯一识别元组的那个属性称为。
A．唯一性的属性B．不能改动的保留字段C．关系元组的唯一性D．关键字段7、在关系R（R#，RN，S#）和S（S#，SN，SD）中，R的主码是R#，S的主码是S#，则S#在R中称为。
A．外码B．候选码C．主码D．超码8、关系模型中，一个码是。
A．可由多个任意属性组成B．至多由一个属性组成C．可由一个或多个其值能唯一标识该关系模式中任意元组的属性组成D．以上都不是9、一个关系数据库文件中的各条记录。
A．前后顺序不能任意颠倒，一定要按照输入的顺序排列B．前后顺序可以任意颠倒，不影响库中的数据关系C．前后顺序可以任意颠倒，但排列顺序不同，统计处理的结果可能不同D．前后顺序不能任意颠倒，一定要按照码段的顺序排列10、关系数据库管理系统应能实现的专门关系运算包括。
A．排序、索引、统计B．选择、投影、连接C．关联、更新、排序D．显示、打印、制表11、同一个关系模型的任意两个元组值。
A．不能全同B．可全同C．必须全同D．以上都不是12、自然连接是构成新关系的有效方法。
非关系模型
网状数据库系统采用网状模型作为数据的组织方式。
网状数据模型的典型代表是DBTG系统，亦称CODASYL系统。
这是70年代数据系统语言研究会CODASYL（Conference On Data System Language）下属的数据库任务组（Data Base Task Group，简称DBTG）提出的一个系统方案。
DBTG系统虽然不是实际的软件系统，但是它提出的基本概念、方法和技术具有普遍意义。
它对于网状数据库系统的研制和发展起了重大的影响。
后来不少的系统都采用DBTG模型或者简化的DBTG模型。
例如，Cullinet Software公司的 IDMS、Univac公司的DMS1100、Honeywell公司的IDS/2、HP公司的IMAGE等。
1．网状数据模型的数据结构
在数据库中，把满足以下两个条件的基本层次联系集合称为网状模型：
（1）允许一个以上的结点无双亲；
（2）一个结点可以有多于一个的双亲。
图2-1 网状模型
组织讨论：
网状数据模型的数据结构
演示：
网状数据模型
见图2-1。
中国人民大学数据库系统课程PPT-3
查询的表达能力是其中最主要的部分
An Introduction to Database System
关系操作集合（续）
2) 关系操作的特点
集合操作方式，即操作的对象和结果都是集 合。
非关系数据模型的数据操作方式：一次一记录 文件系统的数据操作方式
An Introduction to Database System
关系模型的组成
An Introduction to Database System
1. 关系数据结构
单一的数据结构----关系
现实世界的实体以及实体间的各种联系均用 关系来表示 从用户角度，关系模型中数据的逻辑结构是 一张二维表。
数据的逻辑结构----二维表
An Introduction to Database System
关系（续）
例 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，导师与研究生：1:n 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) }
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 王敏 An Introduction to Database System
笛卡尔积（续)
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