数据库原理第2章(1)DataBase

AnIntroductiontoDatabaseSystem上课了。。。数据库原理，，，AnIntroductiontoDatabaseSystem沈阳工业大学软件学院数据库系统概论AnIntroductiontoDatabaseSystem第二章关系数据库AnIntroductiontoDatabaseSystem2.1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关系数据结构关系操作集合关系完整性约束AnIntroductiontoDatabaseSystem1.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数据的逻辑结构----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。AnIntroductiontoDatabaseSystem2.关系操作1）常用的关系操作查询选择、投影、连接、除、并、交、差数据更新插入、删除、修改查询的表达能力是其中最主要的部分AnIntroductiontoDatabaseSystem2.关系操作（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。关系数据模型的数据操作方式：一次一集合非关系数据模型的数据操作方式：一次一记录AnIntroductiontoDatabaseSystem2.关系操作（续）3）关系数据语言的种类关系代数语言用对关系的运算来表达查询要求典型代表：ISBLAnIntroductiontoDatabaseSystem2.关系操作（续）关系数据语言的种类（续）关系演算语言：用谓词来表达查询要求元组关系演算语言谓词变元的基本对象是元组变量典型代表：APLHA,QUEL域关系演算语言谓词变元的基本对象是域变量典型代表：QBE具有关系代数和关系演算双重特点的语言典型代表：SQLAnIntroductiontoDatabaseSystem关系操作集合（续）4）关系数据语言的特点关系语言是一种高度非过程化的语言能够嵌入高级语言中使用AnIntroductiontoDatabaseSystem3.关系的三类完整性约束实体完整性通常由关系系统自动支持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AnIntroductiontoDatabaseSystem2.2关系数据结构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AnIntroductiontoDatabaseSystem2.2.1关系1.域（Domain）2.笛卡尔积（CartesianProduct）3.关系（Relation）AnIntroductiontoDatabaseSystem⒈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长度小于指定长度的字符串集合{‘男’，‘女’}介于某个取值范围的日期AnIntroductiontoDatabaseSystem2.笛卡尔积（CartesianProduct）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）｜diDi，i＝1，2，…，n｝所有域的所有取值的一个组合不能重复AnIntroductiontoDatabaseSystem笛卡尔积（续）例给出三个域：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)｝AnIntroductiontoDatabaseSystem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。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。AnIntroductiontoDatabaseSystem笛卡尔积（续）4）基数（Cardinalnumber）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：在上例中，基数：2×2×3＝12，即D1×D2×D3共有2×2×3＝12个元组mMini1AnIntroductiontoDatabaseSystem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AnIntroductiontoDatabaseSystem表2.1D1，D2，D3的笛卡尔积SUPERVISORSPECIALITYPOSTGRADUATE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AnIntroductiontoDatabaseSystem3.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）AnIntroductiontoDatabaseSystem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)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AnIntroductiontoDatabaseSystem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（Unaryrelation）。当n=2时，称该关系为二元关系（Binaryrelation）。AnIntroductiontoDatabaseSystem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：n: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)}AnIntroductiontoDatabaseSystem关系（续）4）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。AnIntroductiontoDatabaseSystem关系（续）5）关系的表示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2.2SAP关系SUPERVISORSPECIALITYPOSTGRADUATE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AnIntroductiontoDatabaseSystem关系（续）6）码候选码（Candidatekey）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最简单的情况下，候选码只包含一个属性。全码（All-key）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（All-key）AnIntroductiontoDatabaseSystem关系模式R（T，C，S）属性T表示教师，C表示课程，S表示学生。假设一个教师可以讲授多门课程，某门课程可以由多个教师讲授，学生可以听不同教师讲授的不同课程，那么关系模式R的码是什么AnIntroductiontoDatabaseSystem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（Primarykey）候选码的诸属性称为主属性（Primeattribute）。不包含在任何侯选码中的属性称为非主属性或非码属性（Non-keyattribute）AnIntroductiontoDatabaseSystem关系（续）7）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AnIntroductiontoDatabaseSystem8）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AnIntroductiontoDatabaseSystem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PERSON域中取值为了避免混淆，必须给这两个属性取不同的属性名，而不能直接使用域名。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）AnIntroductiontoDatabaseSystem基本关系的性质（续）③列的顺序无所谓列的次序可以任意交换遵循这一性质的数据库产品(如ORACLE)，增加新属性时，永远是插至最后一列但也有许多关系数据库产品没有遵循这一性质，例如FoxPro仍然区分了属性顺序AnIntroductiontoDatabaseSystem基本关系的性质（续）④任意两个元组不能完全相同，任意两个元组的候选码不能相同。由笛卡尔积的性质决定但许多关系数据库产品没有遵循这一性质。例如: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。AnIntroductiontoDatabaseSystem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AnIntroductiontoDatabaseSystem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POSTGRADUATESUPERVISORSPECIALITYPG1PG2张清玫信息专业李勇刘晨刘逸信息专业王敏AnIntroductiontoDatabaseSystem2.2.2关系模式1．什么是关系模式2．定义关系模式3.关系模式与关系AnIntroductiontoDatabaseSystem1．什么是关系模式关系模式（RelationSchema）是型关系是值关系模式是对关系的描述元组集合的结构属性构成属性来自的域属性与域之间的映象关系元组语义以及完整性约束条件属性间的数据依赖关系集合AnIntroductiontoDatabaseSystem2．定义关系模式关系模式可以形式化地表示为：R（U，D，dom，F）R关系名U组成该关系的属性名集合D属