第2章关系数据库系统ppt课件

1、2022-5-11第第2章章 关系数据库系统关系数据库系统2022-5-122第第2章章 关系数据库系统关系数据库系统n 2.1 2.1 关系模型的根本概念关系模型的根本概念n 2.2 2.2 关系代数关系代数n 2.3 2.3 关系规范化关系规范化2022-5-132.1 关系模型的根本概念关系模型的根本概念n 关系模型的根本术语 部门号部门号部门名部门名部门经理部门经理电话号码电话号码101技术部技术部林克林克26540214102财务部财务部徐莹华徐莹华26540652103公关部公关部张文韬张文韬26544852104策划部策划部谢海谢海26543298职工号职工号职工名职工名性别性别

2、年龄年龄部门号部门号101001王军王军男男24101101003黄明业黄明业男男34101103018张华张华女女35103104024吴林华吴林华女女27104表表2.1 职工信息表职工信息表表表2.2 部门信息部门信息表表2022-5-142.1 关系模型的根本概念关系模型的根本概念1关系关系一个关系就是一张二维表，通常将一个没有反复行、反一个关系就是一张二维表，通常将一个没有反复行、反复列的二维表看成一个关系，每个关系都有一个关系名。复列的二维表看成一个关系，每个关系都有一个关系名。2. 属性及值域属性及值域二维表的每一列在关系中称为属性二维表的每一列在关系中称为属性(Attribut

3、e)，每个属性，每个属性都有一个属性名，各个属性的取值称为属性值。每个属性有都有一个属性名，各个属性的取值称为属性值。每个属性有一定的取值范围，称为值域。一定的取值范围，称为值域。3. 关系方式关系方式对关系的描画称为关系方式，关系方式的普通方式为：对关系的描画称为关系方式，关系方式的普通方式为： 关系名关系名(属性属性1，属性，属性2，属性，属性n) 例如，职工信息关系例如，职工信息关系(职工号，职工名，性别，年龄，职工号，职工名，性别，年龄，部门号部门号)2022-5-152.1 关系模型的根本概念关系模型的根本概念4元组元组二维表的每一行在关系中称为元组二维表的每一行在关系中称为元组(T

4、uple)。一行描画了。一行描画了现实世界中的一个实体，或者描画了不同实体间的一种联络。现实世界中的一个实体，或者描画了不同实体间的一种联络。5. 键键1 超键：在关系中能独一标识元组的属性或属性的组超键：在关系中能独一标识元组的属性或属性的组合称为该关系的超键。合称为该关系的超键。2候选键：不含有多余属性的超键称为候选键。候选键：不含有多余属性的超键称为候选键。3主键：用户选作元组标识的一个候选键称为主键。主键：用户选作元组标识的一个候选键称为主键。 例如，表例如，表2.1的职工信息关系中，属性组合的职工信息关系中，属性组合(职工号，职工职工号，职工名名)是超键，但不是候选键是超键，但不是候

5、选键 。2022-5-162.1 关系模型的根本概念关系模型的根本概念6. 主属性与非主属性主属性与非主属性关系中包含在任何一个候选键中的属性称为主属性，不关系中包含在任何一个候选键中的属性称为主属性，不包含在任何一个候选键中的属性称为非主属性。包含在任何一个候选键中的属性称为非主属性。 例如，表例如，表2.1职工关系中，职工号和职工名是主属性，其职工关系中，职工号和职工名是主属性，其他属性是非主属性。他属性是非主属性。7. 外键、参照关系与依赖关系外键、参照关系与依赖关系假设关系中某个属性或属性组合并非关键字，但却是另假设关系中某个属性或属性组合并非关键字，但却是另一个关系的主关键字，那么称

6、此属性或属性组合为本关系的一个关系的主关键字，那么称此属性或属性组合为本关系的外部关键字或外键外部关键字或外键(Foreign Key)。在关系数据库中，用外部关键字表示两个表间的联络。在关系数据库中，用外部关键字表示两个表间的联络。以外键作为主键的关系称为参照关系或主关系，外键所在的以外键作为主键的关系称为参照关系或主关系，外键所在的关系称为依赖关系或从关系。关系称为依赖关系或从关系。 2022-5-172.1 关系模型的根本概念关系模型的根本概念n 关系的定义和性质关系的定义和性质 n 在关系模型中，对关系作了以下规范性限制。在关系模型中，对关系作了以下规范性限制。n 1关系中的每一个属性

7、值是不可分解的。关系中的每一个属性值是不可分解的。 n 2每一个关系方式中属性的数据类型以及属性的个数每一个关系方式中属性的数据类型以及属性的个数是固定的，并且每个属性必需命名，在同一个关系方式中，是固定的，并且每个属性必需命名，在同一个关系方式中，属性名必需是不同的。属性名必需是不同的。n 2每一个关系仅有一种关系方式。每一个关系仅有一种关系方式。n 4在关系中没有行序。在关系中没有行序。 n 5在关系中没有列序。在关系中没有列序。n 6在同一个关系中不允许出现完全一样的元组。在同一个关系中不允许出现完全一样的元组。 2022-5-182.1 关系模型的根本概念关系模型的根本概念n 关系模型

8、的三要素关系模型的三要素n 1. 数据构造数据构造n 2. 关系操作关系操作n 1代数方法，也称为关系代数，是以集合代数方法，也称为关系代数，是以集合(关系是元关系是元组的集合组的集合)操作为根底，运用对关系的专门运算来表达查询操作为根底，运用对关系的专门运算来表达查询的要求。的要求。n 2逻辑方法，也称为关系演算，是以谓词演算为根底，逻辑方法，也称为关系演算，是以谓词演算为根底，经过元组必需满足的谓词公式来表达查询要求。经过元组必需满足的谓词公式来表达查询要求。n 3. 关系模型的三类完好性规那么关系模型的三类完好性规那么2022-5-192.1 关系模型的根本概念关系模型的根本概念1实体完

9、好性实体完好性所谓实体完好性，就是一个关系模型中的一切元组都是所谓实体完好性，就是一个关系模型中的一切元组都是独一的，没有两个完全一样的元组，也就是一个二维表中没独一的，没有两个完全一样的元组，也就是一个二维表中没有两个完全一样行，也称为行完好性。有两个完全一样行，也称为行完好性。 例如，表例如，表2.1的职工信息关系，根据实体完好性，的职工信息关系，根据实体完好性，“职工号职工号不能取空值不能取空值 。2参照完好性参照完好性当一个数据表中有外部关键字当一个数据表中有外部关键字(即该列是另外一个表的关即该列是另外一个表的关键字键字)时，外部关键字列的一切值，都必需出如今其所对应时，外部关键字列

10、的一切值，都必需出如今其所对应的表中，这就是参照完好性的含义的表中，这就是参照完好性的含义 。例如，表例如，表2.1的职工信息表和表的职工信息表和表2.2的部门信息表。的部门信息表。3用户定义完好性用户定义完好性2022-5-1102.2 关系代数关系代数n 传统的集合运算传统的集合运算 n 对二维表格进展运算的机制。对二维表格进展运算的机制。 n 1并并n 设设A、B同为同为n元关系，那么元关系，那么A、B的并也是一个的并也是一个n元关系，元关系，记作记作AB。n 2差差n 设设A、B同为同为n元关系，那么元关系，那么A、B的差也是一个的差也是一个n元关系，元关系，记作记作A-B。A-B包含

11、了一切属于包含了一切属于A但不属于但不属于B的元组。的元组。 n 3交交n 设设A、B同为同为n元关系，那么元关系，那么A、B的交也是一个的交也是一个n元关系，元关系，记作记作AB。AB包含了一切同属于包含了一切同属于A、B的元组。的元组。2022-5-1112.2 关系代数关系代数4广义笛卡尔积广义笛卡尔积设设A1、A2、An为恣意集合，为恣意集合，A1、A2、An的笛的笛卡尔乘积记做：卡尔乘积记做：A1A2An,并且定义并且定义D= A1A2An =(a1，a2，an)|aiAi，i=1，2，n，其中，其中(a1，a2，an)是一个元组，它的每个元素是一个元组，它的每个元素ai取自对应的集

12、合取自对应的集合Ai。例如，设例如，设A=1，2，B=a，b，那么，那么AB=(1，a)，(1，b)，(2，a)，(2，b)。2022-5-112 R A B C a1 b1 c1 a1 b2 c2 a2 b2 c1 (a) S A B C a1 b2 c2 a1 b3 c2 a2 b2 c1 (b) R? S A B C a1 b1 c1 a1 b2 c2 a2 b2 c1 a1 b3 c2 (c) RS A B C a1 b1 c1 (d) RS A B C a1 b2 c2 a2 b2 c1 (e) RS R.A R.B R.C S.A S.B S.C a1 b1 c1 a1 b2 c2

13、 a1 b1 c1 a1 b3 c2 a1 b1 c1 a2 b2 c1 a1 b2 c2 a1 b2 c2 a1 b2 c2 a1 b3 c2 a1 b2 c2 a2 b2 c1 a2 b2 c1 a1 b2 c2 a2 b2 c1 a1 b3 c2 a2 b2 c1 a2 b2 c1 (f) 2.2 关系代数关系代数【例【例2.1】2022-5-1132.2 关系代数关系代数n 专门的关系运算n 1. 选择n 对关系作程度分割 n 定义如下：n t是元组变量，F是元组需满足的公式。n 2. 投影n 对关系作垂直分割n 设关系R是k元关系，R在其分量，(mk，i1，im为1到k间的整数)上的

14、投影用 表示，它是一个m元元组的集合，定义如下：t是元组变量 )(|)(truetFRttRF11,1(R),Rmmiiiik t|ttttt1,(R)mii2022-5-1142.2 关系代数关系代数【例2.2】 (a)是关系R，(b)表示 C3(R)，(c)表示C，A(R)。R A B C 5 2 8 1 7 4 6 9 3 (a) C3(R) A B C 5 2 8 1 7 4 (b) C，A(R) C A 8 5 4 1 3 6 (c) 2022-5-1152.2 关系代数关系代数3. 衔接衔接运算的结果是笛卡尔积的子集1 衔接从关系R和S的笛卡尔积中选取属性值满足某一 操作的元组。方

15、式定义如下：,|ttttttsjissjiSRttSRttsji,分别表示元组分别表示元组tr的第的第i个分量、元组个分量、元组ts的第的第j个分量个分量 ttsji表示这两个分量的表示这两个分量的 操作操作2022-5-1162.2 关系代数关系代数2F衔接F衔接操作是从关系R和S的笛卡尔积中选取属性值满足某一公式F的元组，记为 R S。3自然衔接两个关系R和S的自然衔接操作用RS表示，计算过程如下：计算RS；设R和S的公共属性是A1，Ak，挑选RS中满足R.A1=S.A1，R.Ak=S.Ak的那些元组；去掉S.A1，S.Ak这些列。因此RS定义如下：RSF111,.()mkkiiR AS

16、AR AS ARS2022-5-1172.2 关系代数关系代数【例2.3】 (a)和(b)是两个关系R和S，(c)表示衔接，(d)表示F衔接，(e)表示自然衔接。R A B C 4 3 6 4 3 7 2 9 1 (a) RS A B C 4 3 6 4 3 7 (e) R22 1 2 S R.A R.B R.C S.A S.B 2 9 1 4 3 2 9 1 2 3 (d) S A B 4 3 8 1 2 3 (b) 2022-5-1182.2 关系代数关系代数4. 除法设关系R和S的元数分别为r和s(设rs0)，那么R S是一个(r-s)元的元组集合。 (R S)是满足以下条件的最大关系：

17、其中每个元组t与S中每个元组u组成的新元组必在关系R中。 2022-5-1192.2 关系代数关系代数【例2.4】 (a)和(b)是两个关系R和S，(c)表示除法运算。 R A B C D 5 7 2 8 5 7 7 4 5 1 5 7 3 6 4 1 9 8 2 8 9 8 7 4 (a) S C D 2 8 7 4 (b) RS A B 5 7 9 8 (c) 2022-5-1202.2 关系代数关系代数n 关系代数表达式及其运用实例 n 【例2.5】设教学数据库中有三个关系：n 学生关系(学号，姓名，性别，年龄，所在系，专业)n 课程关系(课程号，课程名，学时数)n 选课关系(学号，课程

18、号，成果)n 下面用关系代数表达式表达每个查询语句。n 1检索课程号为C201的学生的学号与成果。n 2检索选修课程名为运用数学的学生的学号与姓名。选课课程名成绩学号201,C1,3(课程选课学生应用数学课程名学号，姓名2022-5-1212.2 关系代数关系代数3检索选修全部课程的学生姓名。 过程如下： 学生选课情况表示如下： 全部课程表示如下： 选修了全部课程的学生学号可用除法操作表示，操作结果是学号集 ，表示如下：从学号求学生姓名，可用自然衔接和投影操作组合而成：课程选课学生课程名学号，课程名姓名选课学号，课程号课程课程号课程选课课程号学号，课程号2022-5-1222.3 关系规范化关

19、系规范化n 关系方式的设计问题n 引例：表2.3关系模型存在如下几方面的问题。n 数据冗余；修正异常；插入异常；删除异常 SNOSNAMESCITYCODEPNOPNAMEWEIGHTQTYS1迅飞公司上海021P102六角螺栓2.58280S2网达公司天津022P432转管45.14360S2网达公司天津022P761水暖三通34.96200S3新嘉公司北京010P432转管45.14480S4中联公司北京010P761水暖三通34.96100表表2.3 商品供应关系方式商品供应关系方式SUPPLY的实例的实例2022-5-1232.3 关系规范化关系规范化要处理上述要处理上述3个问题，可将

20、商品供应关系方式个问题，可将商品供应关系方式SUPPLY分分解以下为四个方式：解以下为四个方式：SUPPLIER(SNO，SNAME，SCITY)CITY(SCITY，CODE)PART(PNO，PNAME，WEIGHT)S_P(SNO，PNO，QTY)2022-5-124SNO SNAME SCITY S1 迅飞公司迅飞公司 上海上海 S2网达公司网达公司 天津天津 S3 新嘉公司新嘉公司 北京北京 S4 中联公司中联公司 北京北京 SNO PNO QTY S1P102280S2P432360S2P761200S3 P432480S4 P761100SCITY SNAME 上海上海 021天

21、津天津 022 北京北京 010PNO PNAME WEIGHT P102六角螺栓六角螺栓 2.58 P432转管转管 45.14 p761水暖三通水暖三通 34.96 关系方式关系方式SUPPLIER的实例的实例 关系方式关系方式CITY的实例的实例 关系方式关系方式PART的实例的实例 关系方式关系方式S_P的实例的实例 表表2.4 关系方式关系方式SUPPLY的分解实例的分解实例2022-5-1252.3 关系规范化关系规范化n 函数依赖函数依赖 n 定义定义1 设设RR(A1,A2,An)是一个关系方式是一个关系方式(A1,A2,An是是R的属性的属性)，X A1,A2,An ，Y A1,A2,An ，即，即X和和Y是是R的属性子集，的属性子集，T1、T2是是R的两个恣意元组，即的两个恣意元组，即T1T1(A1,A2,An)，T2T2(A1,A2,An)，假设当，假设当T1(X)T2(X)成立时，总有成立时，总有T1(Y)T2(Y)，那么称，那么称X决议决议Y，或称，或称Y函数依赖于函数依赖于X。记为：。记为：XY。2022-5-1262.3 关系规范化关系规范化定义定义2 R，X，Y如定义如定义1所设，假设所设，假设XY成立，但对成立，但对X的恣意真子集的恣意真子集X1，都有，都有X1Y不成立，称不成立，称Y完全函数依赖于完全函数依赖于X，否那么，称，否那