關(guān)系數(shù)據(jù)模型與關(guān)系運(yùn)算.ppt

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1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎(chǔ)教程 第2章關(guān)系數(shù)據(jù)模型與關(guān)系運(yùn)算 2 2 1關(guān)系數(shù)據(jù)模型 2 1 1關(guān)系與關(guān)系表 形式化定義 關(guān)系 笛卡爾乘積子集意義 將數(shù)據(jù)模型置于嚴(yán)格數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之上直觀性描述 關(guān)系表 二維平面表格意義 將數(shù)據(jù)模型置于實(shí)際背景和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)之上 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 1關(guān)系數(shù)據(jù)模型 1 3 2 1 1關(guān)系與關(guān)系表 2 基本表 實(shí)際存儲數(shù)據(jù)邏輯表示特點(diǎn) 數(shù)據(jù)庫中實(shí)際保存視圖表 基本表和其他視圖的導(dǎo)出表示特點(diǎn) 數(shù)據(jù)庫中保存模式 不保存具體數(shù)據(jù)值查詢表 用戶查詢結(jié)果對應(yīng)表示特點(diǎn) 如果不提出請求 數(shù)據(jù)庫中將不保存 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 1關(guān)系數(shù)據(jù)模型 1 關(guān)系表的三種類型 4 2 1 1關(guān)系與關(guān)系表 2 超鍵 唯一標(biāo)識元組的屬性集合候選鍵 不含多余屬性的超鍵主鍵 選定用于標(biāo)識的候選鍵外鍵 R2的主鍵K是R1的屬性子集 則K為R1外鍵 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 1關(guān)系數(shù)據(jù)模型 1 關(guān)系的鍵 5 2 1 2關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1 如果使用下述方式組織數(shù)據(jù) 則稱定義了一個關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 1關(guān)系數(shù)據(jù)模型 2 以二維平面表格表示實(shí)體集以 鍵 表示該實(shí)體集中實(shí)體標(biāo)識和該實(shí)體集與其它實(shí)體集之間關(guān)聯(lián) 6 2 1 2關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2 關(guān)系結(jié)構(gòu)基本性質(zhì) 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 1關(guān)系數(shù)據(jù)模型 2 列的同質(zhì)性 異列同域性 列的無序性 元組相異性 屬性原子性 7 2 1 3關(guān)系數(shù)據(jù)操作 1 關(guān)系查詢 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 1關(guān)系數(shù)據(jù)模型 3 單個關(guān)系內(nèi)元組選擇 多個關(guān)系的合并 單個關(guān)系內(nèi)屬性指定 8 2 1 3關(guān)系數(shù)據(jù)操作 2 關(guān)系更新 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 1關(guān)系數(shù)據(jù)模型 3 元組插入 元組刪除 元組修改 9 2 1 3關(guān)系數(shù)據(jù)操作 3 空值處理 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 1關(guān)系數(shù)據(jù)模型 3 限定主鍵不能取空值 定義空值相應(yīng)運(yùn)算 10 2 1 3關(guān)系數(shù)據(jù)操作 4 關(guān)系操作的數(shù)學(xué)理論 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 1關(guān)系數(shù)據(jù)模型 3 基于集合 關(guān)系代數(shù) 基于邏輯 關(guān)系演算 11 2 1 4關(guān)系數(shù)據(jù)完整性約束 實(shí)體完整性約束 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 1關(guān)系數(shù)據(jù)模型 4 數(shù)據(jù)定義中主鍵非空 數(shù)據(jù)操作中外鍵約束和元組間聯(lián)系約束 參照完整性約束 自定義完整性約束 數(shù)據(jù)定義中基于應(yīng)用背景的屬性約束 12 2 2關(guān)系代數(shù) 2 1 1基于更新的代數(shù)運(yùn)算 插入運(yùn)算 集合的并運(yùn)算 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 2關(guān)系代數(shù) 1 設(shè)有同類關(guān)系R S 即R S具有相同的關(guān)系模式 則二者的并運(yùn)算定義為 R S t t R t S 13 合并結(jié)果中要去掉相同的行 R S R S 14 2 2 1基于更新的代數(shù)運(yùn)算 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 2關(guān)系代數(shù) 1 刪除運(yùn)算 集合的差運(yùn)算 設(shè)有同類關(guān)系R S 則二者的差運(yùn)算定義為 15 R S R S S R 16 修改關(guān)系R內(nèi)元組內(nèi)容可用下面方法實(shí)現(xiàn) 設(shè)需要修改的元組構(gòu)成關(guān)系R1 則先做刪除 得R R1 設(shè)修改后的元組構(gòu)成關(guān)系R2 此時將其插入 得到結(jié)果 R R1 R2 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 2關(guān)系代數(shù) 1 2 2 1基于更新的代數(shù)運(yùn)算 修改運(yùn)算 集合的差運(yùn)算與并運(yùn)算 17 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 2關(guān)系代數(shù) 2 2 2 2基于查詢的代數(shù)運(yùn)算 屬性列的制定 投影運(yùn)算 設(shè)有k元關(guān)系R 其元組變量為tk 那么關(guān)系R在其分量Ai1 Ai2 Ain n k i1 i2 in為1到k之間互不相同的整數(shù) 上的投影定義為 18 R B C R 投影的結(jié)果中要去掉相同的行 19 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 2關(guān)系代數(shù) 2 2 2 2基于查詢的代數(shù)運(yùn)算 元組集合的選擇 選擇運(yùn)算 設(shè)有k元關(guān)系R 條件用一命題公式F表示 則從關(guān)系R中選擇出滿足條件F的行定義為 F是選擇的條件 t R F t 要么為真 要么為假F的形式 由邏輯運(yùn)算符連接算術(shù)表達(dá)式而成邏輯表達(dá)式 算術(shù)表達(dá)式 X YX Y是屬性名 常量 或簡單函數(shù) 是比較算符 20 R A 5 R A 5 C 7 R 21 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 2關(guān)系代數(shù) 2 2 2 2基于查詢的代數(shù)運(yùn)算 關(guān)系的集成 廣義笛卡爾乘積運(yùn)算 設(shè)有關(guān)系R S 其中關(guān)系R有r個屬性分量 m個元組 關(guān)系S有s個屬性分量 n個元組 則二者的廣義笛卡爾乘積 CartesianProduct 運(yùn)算定義為 22 23 求數(shù)學(xué)成績比王紅同學(xué)高的學(xué)生 S 姓名 R 成績 S 成績 R 課程 數(shù)學(xué) S 課程 數(shù)學(xué) R 姓名 王紅 R S R S R 更名運(yùn)算 將R更名為S 24 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 2關(guān)系代數(shù) 3 2 2 3關(guān)系代數(shù)系統(tǒng) n元有序組的集合R上兩個一元運(yùn)算 投影和選擇 和三個二元運(yùn)算 并 差 笛卡爾乘積 構(gòu)成一個代數(shù)系統(tǒng) 稱之為關(guān)系代數(shù)系統(tǒng) 簡稱為關(guān)系代數(shù) 25 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 2關(guān)系代數(shù) 2 2 2 4關(guān)系代數(shù)組合運(yùn)算 1 交運(yùn)算 設(shè)有同類關(guān)系R S 則二者的交Intersection 運(yùn)算定義為 R S r r R r S 交運(yùn)算可以通過差運(yùn)算來重寫 R S R R S 26 R S R S 27 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 2關(guān)系代數(shù) 2 2 2 4關(guān)系代數(shù)組合運(yùn)算 2 除法運(yùn)算 設(shè)有兩個關(guān)系T和R 其元數(shù)分別為n和m n m 0 則T和R進(jìn)行 除法 運(yùn)算的結(jié)果記P T R 其中P是一個元數(shù)為n m的滿足下述性質(zhì)的最大關(guān)系 P中的每個元組u與R中每個元組v所組成的元組 u v 必在關(guān)系T中 在這里 為了敘述方便 假設(shè)R的屬性為T中的后m個屬性 28 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 2關(guān)系代數(shù) 2 2 2 4關(guān)系代數(shù)組合運(yùn)算 除法公式 由于關(guān)系中屬性的次序無關(guān)性 給定兩個可以 相除 的關(guān)系T R之后 我們能夠?qū)中的屬性按照R中屬性構(gòu)成的集合分成兩部分 X和Y 進(jìn)而將T和R分別記為T X Y 和R Y 則有T R X T X X T R T 29 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 2關(guān)系代數(shù) 2 2 2 4關(guān)系代數(shù)組合運(yùn)算 除法運(yùn)算步驟 P T R的具體計(jì)算步驟為 U X T 計(jì)算T在X上的投影 V UR T 計(jì)算在UR中但不在T中的元組 W X V 計(jì)算V在X上的投影 P U W 計(jì)算在U中但不在W中的元組 30 R AB R S AB R CD S AB R CD S R R S 31 注意 被除關(guān)系不能含多余屬性 否則結(jié)果不一樣 所以根據(jù)情況 可以先對被除關(guān)系作投影運(yùn)算 選修了全部課程并且成績都相同的學(xué)生 選修了全部課程的學(xué)生 32 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 2關(guān)系代數(shù) 2 2 2 4關(guān)系代數(shù)組合運(yùn)算 3 連接運(yùn)算 連接 設(shè)有關(guān)系R S 為算術(shù)比較符 i為R中某一屬性列的編號 j為S中某一屬性列的編號 i j為一個算術(shù)比較式 關(guān)系R S在域i j上的 連接 Join 就是從R和S的笛卡爾乘積中選取滿足條件 i j 的元組 其定義為 33 RS B D R S 34 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 2關(guān)系代數(shù) 2 2 2 4關(guān)系代數(shù)組合運(yùn)算 3 連接運(yùn)算 F連接 設(shè)F為形如F1 F2 Fn的公式 其中每個Fk 1 k n 都是形如i j的算術(shù)比較式 F 連接 F Join 是從R和S的笛卡爾乘積R S中選取滿足F的元組 其定義為 35 第2章關(guān)系模型與運(yùn)算 2 2關(guān)系代數(shù) 2 2 2 4關(guān)系代數(shù)組合運(yùn)算 3 連接運(yùn)算 自然連接 若R和S具有相同的屬性組A A1 A2 An 而B為R中屬性集合和S中屬性集合的并集合 相同屬性只能算一次 則關(guān)系R和S的自然連接定義記為 36 37 關(guān)系代數(shù)查詢實(shí)例 以書P43關(guān)系數(shù)據(jù)庫 s sc c 為例 用關(guān)系代數(shù)表示以下查詢語句檢索學(xué)習(xí)課程號為c2的學(xué)生學(xué)號和成績檢索學(xué)習(xí)課程號為c2的學(xué)生學(xué)號和姓名檢索學(xué)習(xí)課程名為maths的學(xué)生學(xué)號和姓名檢索學(xué)習(xí)課程號為c2或c4的學(xué)生學(xué)號檢索至少學(xué)習(xí)課程號為c2和c4的學(xué)生學(xué)號檢索沒有學(xué)習(xí)課程號為c2的學(xué)生姓名和年齡檢索所學(xué)課程包含了學(xué)號為s3同學(xué)所學(xué)所有課程的學(xué)生學(xué)號