数据库基础与应用第二章

1、数据库基础与应用数据库基础与应用2022-4-2现实世界的数据化过程学生编号名字年龄性别班级现实世界数据世界信息世界学生概念化形式化用户计算机2022-4-3现实世界 由实际事物组成，事物之间联系错综复杂 事物和事物特性信息世界 现实世界在人脑中的反映 事物和事物特性实体和实体属性数据世界 信息世界数据化后的产物 实体和实体属性记录和数据项数据抽象2022-4-4三个世界中概念的对应关系：三个世界中概念的对应关系：一个事物一个事物 一类事物一类事物 事物的各种特性事物的各种特性现实世界 实体 实体集 属性、域、码信息世界元组 关系 属性（字段）、 主码、外部码数据世界认识抽象转换2022-4-

2、5数据模型定义数据模型定义数据模型是数据库系统中用于提供信息表示和操作手段的形式构架应用概念模型关系模型现实世界信息世界计算机世界抽象化数据化2022-4-6示例示例学生课程选修姓名学号系别课程名学分主讲老师成绩实体联系属性mn实体的码2022-4-7概念及术语概念及术语 实体和实体类型 实体实体：可以相互区别的客观事物和概念统一抽象 例：学生、回扣、医疗 实体类型，实体集实体类型，实体集：将具有共性的一类实体抽象为实体类型 属性和域 属性属性：对实体特征的描述 域域：属性的取值范围 同一实体类型所有实体都具有相同的属性及相同的对应域，但属性在域上的取值不一定相同。2022-4-8 属性分类：

3、 实体与属性、原子属性与组合属性的划分存在一定的相对性，无绝对。（这是由于描述事物的抽象层次不同或观察研究问题的角度不同而引起） 实体码（实体码（KEY，实体标识符，又称实体键），实体标识符，又称实体键）：能唯一标识实体的属性或极小属性组，用下划线下划线标出。分类标准分类情况性质举例属性按组成分类按取值分类原子属性组合属性单值属性多值属性属性不可再分属性可以再分对应域中的元素为单个值对应域中的元素为多个值性别、颜色工资、籍贯一个人的性别一个人的学校2022-4-9 E-R图中： 带下划线的属性为实体键或实体键的一部分 组合属性组合属性用一个树型表示 多值属性多值属性用虚线椭圆表示或标出 关系型

4、数据库系统不能处理组合属性和多值属性的情况，实际操作是要转化成原子属性和单值属性原子属性和单值属性的情况。学生学号姓名年龄性别毕业学校出生日期年月日2022-4-10 联系联系：实体之间的关系抽象为联系实体之间的关系抽象为联系 联系分类 1:1 一对一联系一对一联系 1:n 一对多联系一对多联系 m:n 多对多联系多对多联系2022-4-11实体型B实体型A联系名实体型B实体型A联系名实体型B实体型A联系名1:11:NM:N1n1mn12022-4-12 对应于关系模式的一个具体的表称为关系关系，又称表（表（Table）。 关系数据库是若干表（关系）的集合 关系模式决定其对应关系的内容 每一个

5、关系都必须命名（通常取对应的关系模式名），且同一关系数据模型中关系名互不相同。 关系模式与关系的联系： 关系模式：型（关系的结构）、相对稳定关系模式：型（关系的结构）、相对稳定 关系：值（元组的集合）、随时间变化关系：值（元组的集合）、随时间变化关系关系(Relation)2022-4-13 元组（元组（Tuple）： 关系中的每一行称为关系的一个元组，又称行（行（Row） 或记录记录。 一个关系可由多个元组构成 一个关系中的元组和不相同 属性（属性（Attributes ） 关系中的每一列称为关系的一个属性，又称列（列（Column） 一个由n个属性的关系称为n元关系 关系的属性名就是对应关

6、系模式的对应属性名 变域（变域（Domain）关系中的每一属性所对应的取值范围叫属性的变域，简称域域。 域是值的集合，关系中所有属性的实际值均来自它所对应的域 如整数的集合、字符串的集合、全体学生的集合 关系中每个属性都必须有一个相应的域，不同属性的域可不同也可相同。221关系数据模型的要素142022-4-15码和外部码码和外部码码（又称关键字码（又称关键字,key）超码超码 在一个关系中，若某个属性组的值对不同的元组互不相同，则称该属性组为该在一个关系中，若某个属性组的值对不同的元组互不相同，则称该属性组为该关系的超码（超关键字）。关系的超码（超关键字）。候选码候选码 若某一属性组是一个关

7、系的超码，但去掉其中任何一个属性后就不再是超码，若某一属性组是一个关系的超码，但去掉其中任何一个属性后就不再是超码，则称该属性组为该关系的候选码。则称该属性组为该关系的候选码。 候选码是超码的最小集合。候选码是超码的最小集合。 只有一个属性的超码一定是候选码。只有一个属性的超码一定是候选码。合成码合成码 当候选码包含多个属性时，称该候选码为合成码。当候选码包含多个属性时，称该候选码为合成码。 候选码的每个构成属性称为候选码的每个构成属性称为主属性主属性。 关系模式的候选码由所有属性构成，称为关系模式的候选码由所有属性构成，称为全码全码（all-keyall-key）。）。主码主码 为关系组织物

8、理文件时通常选用一个候选码作为插入、删除修改、检索元组的为关系组织物理文件时通常选用一个候选码作为插入、删除修改、检索元组的操作变量，被选用的候选码成为主码。操作变量，被选用的候选码成为主码。 主码一经选定通常不变，一个关系中只有一个主码。主码一经选定通常不变，一个关系中只有一个主码。外部码外部码如果关系如果关系R的某一属性组不是该关系本身的候选码，而是另一个关系的候的某一属性组不是该关系本身的候选码，而是另一个关系的候选码，则称该属性组是选码，则称该属性组是R的外部码。的外部码。2022-4-16表的关联表的关联供应商号供应商名所在城市B01红星北京S10宇宙上海T20黎明天津Z01立新重庆

9、零件号颜色供应商号010红B01312白S10 201蓝T20供应商关系S（主码是“供应商号”）零件关系P（主码是“零件号”，外码是“供应商号”） 表的关联：数据库中的数据表与数据表之间使用相应的字段实现数据表的连接2022-4-17数据完整性数据完整性数据须符合的条件或数据之间的关系数据须符合的条件或数据之间的关系 数据类型准确无误 数据的值满足范围设置 同一表格数据之间不存在冲突 多个表格数据之间不存在冲突 分类 实体完整性实体完整性 参照完整性参照完整性 用户自定义完整性用户自定义完整性 系统支持 实体完整性和参照完整性由系统自动支持 系统应提供定义和检验用户定义的完整性的机制18实体完

10、整性（entity integrity） 实体完整性规则： 若属性A是基本关系R的关键字(KEY)，则属性A不能取空值.。若关键字为属性集，则其每个属性均不能为空值。 如：选修（学号，课号，成绩）学号，课号是KEY，则其均不能为空。 19实体完整性（entity integrity） 说明：1.实体完整性是针对基本关系而言的。一个基本关系通常对应现实世界的一个实体集。例：学生关系学生集合2.现实世界中的实体是可区分的，具有唯一标识 3.关系模型中以主码作为唯一标识。4.主码中的属性不能取空。2022-4-20 如果关系如果关系R2的外部码的外部码Fk与关系与关系R1的主码的主码Pk相对应，则相

11、对应，则R2中的中的每一个元组的每一个元组的Fk值或者等于值或者等于R1 中某个元组的中某个元组的Pk 值，或者为空值，或者为空值值 意义 如果关系R2的某个元组t2参照了关系R1的某个元组t1，则t1必须存在 【例】【例】 有关系有关系S（Sno, Sname, Sex, Dno）和）和DEPT（Dno, Dname） 则关系则关系S在在Dno上的取值有两种可能上的取值有两种可能 空值，表示该学生尚未分到任何系中 若非空值，则必须是DEPT关系中某个元组的Dno值，表示该学生不可能分到一个不存在的系中参照完整性参照完整性2022-4-21 用户针对具体的应用环境定义的完整性约束用户针对具体的

12、应用环境定义的完整性约束条件条件 【例】有关系【例】有关系S（Sno, Sname, Sex, Dno） Sno要求是要求是8位整数位整数 Sex要求取值为要求取值为“男男”或或“女女”用户定义完整性用户定义完整性2022-4-22示例示例供应商供应商号号供应供应商名商名所在城所在城市市B01红星北京S10宇宙上海T20黎明天津Z01立新重庆零件号零件号颜色颜色供应供应商号商号010红B01312白S10 201蓝T20供应商关系S（主码是“供应商号”）零件关系P（主码是“零件号”，外码是“供应商号”） 今要向关系P中插入新行，新行的值分别列出如下。哪些行能够插入？A(037，绿，null)

13、B(null，黄，T20)C(201，红，T20) D(105，黑，B01)E(101，黄，T11)若另要求零件的颜色不能为黑色的，上述结果如何变化？23221关系数据模型的要素2.关系数据模型的操纵与完整性约束关系数据模型的操纵与完整性约束 操纵：查询、插入、删除、修改 完整性约束：实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性3.存储结构存储结构 实体及实体间的联系用表表示 物理组织中，表以文件形式存储，每一个表对应一种文件结构 2022-4-24 优点优点 简单，表的概念直观、单一，用户易理解 非过程化的数据请求，数据请求可以不指明路径 数据独立性，用户只需提出“做什么”，无须说明“怎么做”

14、坚实的理论基础 缺点缺点 由存取路经对用户透明，查询效率不高，速于度慢，需要进行查询优化。 采用静态数据模型。关系数据模型优缺点关系数据模型优缺点25关系代数 关系代数是一种抽象的查询语言，是关系数据操纵语言的一种传统表达方式，它是用对关系的运算来表达查询的。 关系代数的运算对象是关系，运算结果也是关系。26关系代数2.4.1传统的集合运算 2.4.2专门的关系运算2.4.3 关系代数运算表示方法 272.4.1传统的集合运算传统的集合运算是二目运算 并（并（union） 两个度为n的关系R1和R2的并记为R1UR2，结果是度为n的关系。该关系由属于R1的元组和属于R2的元组共同组成 R和S

15、具有相同的目n（即两个关系都有n个属性） 相应的属性取自同一个域 RS 仍为n目关系，由属于R或属于S的元组组成 RS = t|t Rt S 282.4.1传统的集合运算ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSRS 292.4.1传统的集合运算交交(intersection) 两个度为n的关系R1和R2的交记为R1R2，结果是度为n的关系，由既属于R1又属于R2的元组组成。 R和S 具有相同的目n 相应的属性取自同一个域 RS 仍为n目关系，由既属于R又属于S的元组组成 RS = t|t Rt

16、 S RS = R (R-S）302.4.1传统的集合运算ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b2c2a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSR S 312.4.1传统的集合运算差（差（difference） 两个度n的R1和R2的差记为R1-R2结果是度为n的关系，由属于R1同时不属于R2的元组组成。 R和S 具有相同的目n 相应的属性取自同一个域 R - S 仍为n目关系，由属于R而不属于S的所有元组组成 R -S = t|tRtS 322.4.1传统的集合运算ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b

17、2c1RSR-S 332.4.1传统的集合运算R1张张640王王622李李587R2赵赵452李李587R2张张640王王622李李587赵赵452R1R1R2李李587R1-R2张张640王王622342.4.1传统的集合运算笛卡尔积笛卡尔积 R n目关系，k1个元组 S m目关系，k2个元组 RS 列：（n+m）列的元组的集合 元组的前n列是关系R的一个元组 后m列是关系S的一个元组 行：k1k2个元组 RS = tr ts |tr R tsS 352.4.1传统的集合运算ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1a1b1c1a1b1c1a1b2c2a1b2c2a1b2c

18、2a2b2c1a2b2c1a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSR S ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1362.4关系代数2.4.1传统的集合运算 2.4.2专门的关系运算2.4.3 关系代数运算表示方法 372.4.2专门的关系运算 1选择：选择： 从关系中找出满足给定条件的诸元组称为选择，是原关系的子集，它是水平抽取二维表中满足条件的行 选择运算是从行的角度进行的运算 例：从图书中找出书名是“数据库导论”的书目382.4.2专门的关系运算2投影运算：投影运算： 从关系模式中挑选若干属性组成

19、新的关系称为投影，直观上是垂直抽取二维表。 投影操作主要是从列的角度进行运算例：原关系(工号,姓名,性别,生日,工资,部门) 投影(工号，姓名，工资)392.4.2专门的关系运算3连接运算连接运算: 上两个运算是单目运算，操作对象只是一个关系 联接运算是二目运算，需要两个关系作为操作对象 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402.4.2专门的关系运算 ABRS412.4.2专门的关系运算 联接是将两个关系模式的属性名拼接成一个更宽的关系模式，生成的新关系中包括满足联接条件的元组，运算过程是通过联接条件来控制的，联接条件中将出现不同关系中的公共属性名，或者具有相同含义，可比的属性。 联接是对象关系的结合。422.4.2专门的关系运算例：现有二关系：定单 (定单号,货号,定货单位,售价,订购量,送货地点)库存(货号