数据库基础第二章关系数据模型与关系运算解读PPT课件

数据库基础
第二章 关系数据模型与关系运算
2.1 关系数据模型
❖ 关系数据结构描述
关系的笛卡尔积乘积定义
❖Domain（域）/datatype（数据类型） ❖Cartesian Product （笛卡尔积）
定义 :设有一组域D1，D2，…，Dn，这些域可以部分或者全部相同 域D1，D2，…，Dn的笛卡尔乘积（Cartesian Products）定义为如 下集合： D1×D2×…×Dn = {（d1，d2，…，dn）| diDi，i=1，2，…，n}
或者为空值（X包含的所有属性都为空值） 或者等于S中某个元组的主键值
（3）用户定义完整性约束
❖例如：订货数不得小于0；订货数不得小于存货量
例1 下面各种情况说明了参照完整性规则在关系中如何实现的。 ① 在关系数据库中有下列两个关系模式：
S（S#，SNAME，AGE，SEX） SC（S#，C#，GRADE） 这里带下划线者为主键，SC关系中的S属性为外键。据规则 要求关系SC中的S# 值应该在关系S中出现。如果关系SC中有一 个元组（S7,C4,80），而学号S7却在关系S中找不到，那么我 们就认为在关系SC中引用了一个不存在的学生实体，这就违反 了参照完整性规则。 另外，在关系SC中S# 不仅是外键，也是主键的一部分，因 此这里S# 值不允许空。
并运算；差运算；投影运算；选择运算；广义笛卡尔 乘积
数据更新基本运算（对应于传统集合运算）
❖更新操作：插入;删除;修改 ❖(两张表相兼容）Two tables are said to be compatible iff
they have the same schema. ❖Example:
2.2 关系代数
例子2：if relation t have 4 attributes, A1 , A2 , A3 , and A4, 则 T Domain(A1 ) x Domain(A2 ) x Domain(A3 ) x Domain(A4 )
关系的二维表格描述
❖关系是满足特定规范性要求的二维表格 ❖关系的规范化限定 ❖关系的其他一些概念：数据库、关系（表）、属性、元组、
其中每一个元素（d1，d2，…，dn）称为一个元组（Tuple），通常 用t表示；元组中每一个值称为一个分量（Component）。
例子：总分登记表中的四个域
2.1 关系数据模型
❖a relation is a subset of a Cartesian product
例子1：总分登记表 Domain(学号) Domain(姓名) Domain(性 别) Domain(总分)
R S { t|t R t S }
式中“－”为差运算符，t为元组变量，结果R-S为一个新的与R、S兼
容的关系，该关系是由属于R而且不属于S的元组构成的集合，即 在R中减去与S中相同的那些元组。
关系 R
A
B
C
a1
b1
c1
a1
b2
c2
a2
b2
c1
关系 R∪S
A
B
C
a1
b1
c1
a1
b2
c2
a2
b2
c1
（4）元组中的属性在理论上也是无序的，但使用时按 习惯考虑列的顺序。
2.1 关系数据模型
❖ 完整性约束
（1）实体完整性约束
❖实体完整性约束（Entity Integrity）要求组成主键的属性 不能为空值，
（2）参照完整性约束
❖参照完整性规则：如果X是关系R的外键,它与关系S的主键 KS相对应，则对于R中每个元组在X上的值必须为：
❖1.插入-集合的并运算
设有兼容关系R、S（即R、S具有相同的关系模式），则二者的并运
算定义为：
R S { t|t R t S }
式中“∪”为并运算符，t为元组变量，结果R∪S为一个新的与R、S
兼容的关系，该关系是由属于R或属于S的元组构成的集合。
❖2.删除-集合的差运算
设有兼容关系R、S，则二者的差运算定义为：
关系模式和关系实例
❖关系模式
关系模式（Relation Schema）。它是一个5元组： R (U, D, dom, F)
❖关系实例
❖ 关系的性质
在关系模型中，对关系作了下列规范性限制：
（1）关系中每一个属性值都是不可分解的；
（2）关系中不允许出现重复元组（即不允许出现相同 的元组）；
（3）由于关系是一个集合，因此不考虑元组间的顺序， 即没有行序；
例2 设工厂数据库中有两个关系模式： DEPT(D#，DNAME) EMP(E#，ENAME，SALARY，D# )
车间模式DEPT的属性为车间编号、车间名，职工模式 EMP的属性为工号、姓名、工资、所在车间的编号。每 个模式的主键与外键已标出。在EMP中，由于D# 不在 主键中，因此D# 值允许空。
基数、度数
2.1 关系数据模型
❖键
超键、候选键、主键、外键 ❖ 设X是关系R的一个或一组属性，但不是关系R的键。如果X与 关系S的主键KS相对应，则称X是关系R的外键（Foreign key)。 关系R为参照关系(Referencing Relation)。关系S为被参照关 系(Referenced Relation)或目标关系(Target Relation)。
2.2 关系代数
数据查询基本运算
❖1．关系属性的指定——投影运算 这个操作是对一个关系进行垂直分割，消去某些列，并 重新安排列的顺序。
i 1 , i 2 , , i( R n ) { t|t t i 1 , t i 2 , , t i n t 1 , t 2 , , t k R }
2.1 关系数据模型
❖ 关系数据操作
数据查询
数据更新
关系代数
❖ 关系数据操作过程分类
❖ 关系数据语言
关系数据语言
关系运算
关系演算
元组演算
域演算
关系代数语言 ISBL
关系演算语言
具关系代数与关系演 算双重特点的语言 SQL
元组演算语言 ALPHA
域演算语言QBE
2.2 关系代数
❖ 五种基本关系代数运算
a2
b2
c2
关系 S
A
B
C
a1
b2
c2
a2
Fra Baidu bibliotekb2
c1
a2
b2
c2
关系 R-S
AB
C
a1 b1
c1
图 2-4 关系的并运算与差运算
2.2 关系代数
❖3.修改-并运算与差运算的组合 设需要修改的元组构成关系R1，则先做删除，得R-R1。 设需修改后的元组构成关系R2，此时将其插入，得到结果
（R-R1）∪R2。