数据库系统概论关系数据库.ppt

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1、数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学第二章 关系数据库2.1关系数据模型关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成单一的数据结构-关系关系操作为集合操作形式包括：选择、投影、连接等关系数据语言关系代数语言关系演算语言具有关系代数和关系演算双重特点的语言元组关系演算语言域关系演算语言例如SQL例如QBE例如APLHA，QUEL例如ISBL关系的三类完整性约束实体完整性参照完整性用户自定义完整性数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学2.2关系数据结构及形式化

2、定义第二章 关系数据库关系域：一组具有相同数据类型的值的集合笛卡尔积：元组分量关系目或度候选码主码主属性非码属性全码v关系的三种类型：基本关系、查询表、视图表v基本关系的性质：（1）列是同质的（4）任意两元组不能完全相同（2）不同的属性有不同的属性名（5）行无序（3）列无序（6）分量是不可分的数据项示例2.1数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学第二章 关系数据库关系模式R(U,D,dom,F)关系数据库2.3关系的完整性实体完整性：若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值空值。参照完整性外码：外码：设F是基本关系R的一个或一

3、组属性，但不是关系R的码，如果F与基本关系S的主码KS相对应，则称F是基本关系R的外码外码。参照完整性：参照完整性：若属性（或属性组）F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码KS相对应（基本关系R和S不一定是不同的关系），则对于R中每个元组在F上的值必须为：1、或者取空值（F的每个属性值均为空）2、或者等于S中某个元组的主码值。用户定义的完整性数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学1.1.并（并（UnionUnion）R和S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

4、RS=t|t Rt S 第二章 关系数据库2.4关系代数数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学2.2.差（差（DifferenceDifference）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 第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学第二章 关系数据库数据库系统概论本科

5、教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学3.3.交（交（IntersectionIntersection）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 S RS=R(R-S）第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学AnIntroductiontoDatabaseSystem4.4.笛卡尔积（笛卡尔积（C

6、artesian ProductCartesian Product）严格地讲应该是广义的笛卡尔积（Extended Cartesian Product）R:n目关系，k1个元组S:m目关系，k2个元组RS 列：（n+m）列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 第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学AnIntroductiontoDatabaseSystem第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商

7、学院管理信息系统系 天津财经大学AnIntroductiontoDatabaseSystem2.4.2 2.4.2 专门的关系运算专门的关系运算先引入几个记号（1）R，tR，tAi 设关系模式为R(A1，A2，An)它的一个关系设为R tR表示t是R的一个元组 tAi则表示元组t中相应于属性Ai的一个分量 第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学AnIntroductiontoDatabaseSystem（2）A，tA，A若A=Ai1，Ai2，Aik，其中Ai1，Ai2，Aik是A1，A2，An中的一部分，则A称为属性

8、列或属性组。tA=(tAi1，tAi2，tAik)表示元组t在属性列A上诸分量的集合。A则表示A1，A2，An中去掉Ai1，Ai2，Aik后剩余的属性组。第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学AnIntroductiontoDatabaseSystem（3）trts R为n目关系，S为m目关系。trR，tsS，trts称为元组的连接。trts是一个n+m列的元组，前n个分量为R中的一个n元组，后m个分量为S中的一个m元组。第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息

9、系统系 天津财经大学AnIntroductiontoDatabaseSystem（4）象集Zx给定一个关系R（X，Z），X和Z为属性组。当tX=x时，x在R中的象集象集（ImagesSet）为：Zx=tZ|t R，tX=x 它表示R中属性组X上值为x的诸元组在Z上分量的集合第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学x1 1在R中的象集 Z Zx1x1=Z1，Z2，Z3，x2 2在R中的象集 Z Zx2x2=Z2，Z3，x3 3在R中的象集 Z Zx3x3=Z1，Z3象集举例第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(200

10、9-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学选择投影连接除第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学(a)Student4)学生-课程数据库:学生关系Student、课程关系Course和选修关系SC学号学号Sno姓名姓名Sname性别性别Ssex年龄年龄Sage所在系所在系Sdept200215121李勇李勇男男20CS200215122刘晨刘晨女女19IS200215123王敏王敏女女18MA200215125张立张立男男19IS第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年

11、 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学课程号课程号Cno课程名课程名Cname先行课先行课Cpno学分学分Ccredit1数据库数据库542数学数学23信息系统信息系统144操作系统操作系统635数据结构数据结构746数据处理数据处理27PASCAL语言语言64Course(b)第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学(c)SC学号学号Sno课程号课程号Cno成绩成绩Grade200215121192200215121285200215121388200215122290200215122380第二章 关

12、系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学1.选择（SelectionSelection）1)选择又称为限制（Restriction）2)选择运算符的含义在关系R中选择满足给定条件的诸元组 F(R)=t|tRF(t)=真F：选择条件，是一个逻辑表达式，基本形式为：X1Y1第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学3)选择运算是从关系R中选取使逻辑表达式F为真的元组，是从行的角度进行的运算第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学

13、期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学例1查询信息系（IS系）全体学生Sdept=IS(Student)或5=IS(Student)结果：SnoSnameSsexSageSdept200215122刘晨女19IS200215125张立男19IS第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学例2查询年龄小于20岁的学生Sage20(Student)或420(Student)结果：SnoSnameSsexSageSdept200215122刘晨女19IS200215123王敏女18MA200215125张立男19IS第二章

14、 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学2.投影（ProjectionProjection）1）投影运算符的含义从R中选择出若干属性列组成新的关系 A(R)=tA|t R A：R中的属性列第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学2）投影操作主要是从列的角度进行运算但投影之后不仅取消了原关系中的某些列，而且还可能取消某些元组（避免重复行）第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学

15、例3查询学生的姓名和所在系即求Student关系上学生姓名和所在系两个属性上的投影Sname，Sdept(Student)或2，5(Student)结果：第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学SnameSdept李勇CS刘晨IS王敏MA张立IS第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学例4查询学生关系Student中都有哪些系Sdept(Student)结果：SdeptCSISMA第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年

16、 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学3.连接（连接（Join）1）连接也称为连接2）连接运算的含义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R S=|tr Rts StrAtsBA和B：分别为R和S上度数相等且可比的属性组：比较运算符连接运算从R和S的广义笛卡尔积RS中选取（R关系）在A属性组上的值与（S关系）在B属性组上值满足比较关系的元组 ABtrts第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学3）两类常用连接运算等值连接（equijoin）什么是等值连接为“”的连接运算称为等值连接等值连接的含

17、义从关系R与S的广义笛卡尔积中选取A、B属性值相等的那些元组，即等值连接为：R S=|tr RtsStrA=tsBA=Btrts第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学自然连接（Naturaljoin）自然连接是一种特殊的等值连接两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组在结果中把重复的属性列去掉自然连接的含义R和S具有相同的属性组BRS=|trRtsStrB=tsBtrts第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学4）一般的连接操作是从行的角度

18、进行运算。自然连接还需要取消重复列，所以是同时从行和列的角度进行运算。ABRS第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学例5关系R和关系S如下所示：第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学一般连接RS的结果如下：CE第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学等值连接R S 的结果如下：R.B=S.B 第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期

19、)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学自然连接R S的结果如下：第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学外连接如果把舍弃的元组也保存在结果关系中，而在其他属性上填空值(Null)，这种连接就叫做外连接（OUTERJOIN）。左外连接如果只把左边关系R中要舍弃的元组保留就叫做左外连接(LEFTOUTERJOIN或LEFTJOIN)右外连接如果只把右边关系S中要舍弃的元组保留就叫做右外连接(RIGHTOUTERJOIN或RIGHTJOIN)。第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚

20、翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学AnIntroductiontoDatabaseSystem下图是例5中关系R和关系S的外连接第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学图(b)是例5中关系R和关系S的左外连接,图(c)是右外连接第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学4.4.除（除（DivisionDivision）给定关系R(X，Y)和S(Y，Z)，其中X，Y，Z为属性组。R中的Y与S中的Y可以有不同的属性名，但必须出自相同的域集。R与S

21、的除运算得到一个新的关系P(X)P(X)，P是R R中满足下列条件的元组在中满足下列条件的元组在 X 属性列上的投影：元组在X上分量值x的象集Yx包含S在Y上投影的集合，记作：RS=tr X|tr RY(S)Yx Yx：x在R中的象集，x=trX第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学2）除操作是同时从行和列角度进行运算RS第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学例6设关系R、S分别为下图的(a)和(b)，RS的结果为图(c)第二章 关系数据库

22、数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学在关系R中，A可以取四个值a1，a2，a3，a4 a1的象集为(b1，c2)，(b2，c3)，(b2，c1)a2的象集为(b3，c7)，(b2，c3)a3的象集为(b4，c6)a4的象集为(b6，c6)S在(B，C)上的投影为 (b1，c2)，(b2，c1)，(b2，c3)只有a1的象集包含了S在(B，C)属性组上的投影所以RS=a1第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学以学生以学生-课程数据库为例课程数据库为例(P56

23、)例7查询至少选修1号课程和3号课程的学生号码首先建立一个临时关系K：然后求：Sno,Cno(SC)K Cno 1 3第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学例例7续续Sno,Cno(SC)200215121象集象集1，2，3200215122象集象集2，3K=1，3于是：Sno,Cno(SC)K=200215121SnoCno20021512112002151212200215121320021512222002151223第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信

24、息系统系 天津财经大学例8查询选修了2号课程的学生的学号。Sno（Cno=2（SC）200215121，200215122第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学例9查询至少选修了一门其直接先行课为5号课程的的学生姓名Sname(Cpno=5(CourseSCStudent)或Sname(Cpno=5(Course)SCSno，Sname(Student)或Sname(Sno(Cpno=5(Course)SC)Sno，Sname(Student)第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期

25、)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学AnIntroductiontoDatabaseSystem例10查询选修了全部课程的学生号码和姓名。Sno，Cno（SC）Cno（Course）Sno，Sname（Student）第二章 关系数据库数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学2.5关系演算第二章 关系数据库元组关系演算语言元组关系演算域关系演算语言数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学返回下一页导师专业研究生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

26、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笛卡尔积：导师专业研究生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关系：示例2.1：笛卡尔积数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学表(Table)/关系(Relation)值域(Domain)列数据的取值范围981101数据库01张三100981101数据库02张四90981101数据库03张五80981101计算机01张三89981101计算机02张四98981101计算机

27、03张五72981102数据库01王三30981102数据库02王四90981102数据库03王武78学生成绩单班级课程学号姓名成绩关系模式学生成绩单(班级,课程,学号,姓名,成绩)列(Column)/字段(Field)/属性(Attribute)/数据项列有名称,有值/数据码(Key)/关键字某一列或某几列的数据能惟一区分开每一行班级课程学号行(Row)/元组(Tuple)/记录(Record)返回Database=table1,table2,tableNHead(tableI)=attribute1,attribute2,attributeM=attribute1attribute2att

28、ributeM示例2.2：数据库及表各部分的名称数据库系统概论本科教学(2009-2010学年 第一学期)尚翔 商学院管理信息系统系 天津财经大学示例2.3：传统集合运算ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1RABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1SABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1RSa1b2c2ABCa1b1c1a1b1c1a1b1c1RXSa1b2c2ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1a1b2c2a1b2c2a1b2c2a2b2c1a2b2c1a1b3c2a2b2c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1a2b2c1ABCa1b2c2a2b2c2RSABCa1b1c1R-S