第二章关系数据库.ppt
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1、第二章 关系数据库,本章介绍关系数据库的相关概念: 关系模型 数据结构、关系操作和完整性约束 关系代数 关系数据库采用了关系模型作为数据的组织方式 对关系数据库进行查询时,若要找到需要的数据,就要对关系进行一定的运算,数据结构,实体以及实体间的各种联系均用关系来表示 在用户看来,关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表,(a) “学生”关系,(c) “选课”关系,(b) “课程”关系,关系:一个关系通常对应一张二维表 元组:二维表的一行称为一个元组 如:表中一个学生记录即为一个元组。 属性:关系中的一列为一个属性,给每一个属性起一个名称即属性名。 学号、姓名、性别、出生年月,籍贯 域:属性的取值范
2、围,关系模型中的术语,“学生”关系,关系模型中的术语,分量:元组中的一个属性值 例如:张三秋、男等 关系模式:对关系的描述。 一般表示为:关系名(属性1,属性2,属性n) 如:学生(学号, 姓名, 性别, 出生年月, 籍贯),“学生”关系,键/码(Key),超键:能唯一标识元组的属性或属性集 (可能存在多余的属性) 学生(学号, 姓名, 身份证号, 性别, 籍贯) 中的一些超键: (学号)、(身份证号)、(学号,身份证号) 、(学号,姓名)、(学号,籍贯) 候选键:如果一个属性或属性集能唯一标识元组,且又不含多余的属性,那么这个属性或属性集称为关系模式的候选键。 候选键是最小属性数的超键 表中
3、可能有多个候选键 如:学号、身份证号,键(Key),主键:多个候选键中用户指定的某一候选键 如:学生表中的 “学号” 一个表中只有一个主键 外键:可作为其它关系模式的主键的属性或属性集称外键。 如:“学生”关系中的“班级编号”(外键)可作为“班级”关系中的主键。 主键和外键也称为主码和外码。,“学生”关系,“班级”关系,关系数据库,由一个或一个以上的关系或二维表彼此关联组成的。其中关系之间的联系是通过一个关系的主键与另一个关系的外键建立的。 学院(学院编号,学院名称,院长姓名,电话,地址) 系(系编号,系名称,系主任,学院编号) 班级(班级编号,班级名称,班长姓名,专业,系编号) 学生(学号,
4、姓名,性别,出生年月,籍贯,班级编号),关系模型的主要特点,关系中每一分量不可再分,是最基本的数据单位。 每列分量属性相同,列按需要设,各列顺序任意。 每一行由多个属性构成,各行的顺序可任意。 一个关系是一张二维表,不允许有相同的属性名和元组。,关系操作,关系操作是对数据库中各种数据操作的集合 查询操作:选择、投影、连接、并、交、差 更新操作:插入、删除、更新 关系操作的特点是集合操作方式,即操作的对象和结果都是集合,完整性约束,实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性 实体完整性 是对关系中元组的唯一性约束,即对主键的约束,关系中的主键不能是空值(Null)且不能有相同值。 例如:“学生”表
5、中不允许有两个相同的学号存在,也不允许没有学号。,违反实体 完整性,完整性约束,参照完整性 是对外键的约束,关系中的外键必须是另一个关系的主键的有效值,或者是空值(Null) 如:“班级”表与“学生”表是一对多关系, “班级”表中的 班级编号是主键,“学生”表中的 班级编号是外键,那么,外键的值必须是主键的有效值。,“学生”表,“班级”表,违反参照完整性,完整性约束,用户自定义完整性 用户自行定义的删除、更新、插入约束 例如:在向学生表中插入数据时不允许学生名称为Null,性别只能是“男”或“女”等。,关系代数,关系代数是研究关系数据库的数学工具。关系代数的运算对象是关系,运算结果亦为关系。
6、关系代数用到的运算符包括四类:集合运算符、专门的关系运算符、算术比较符和逻辑运算符。 关系代数的运算可分为两类: (1) 传统的集合运算: 并() 、交() 、差() 、笛卡儿积(X) (2) 专门的关系运算: 选择() 、投影() 、连接( )、除法(),并运算,关系R和S的并将产生一个包含R、S中所有不同元组的新关系,记作RS 关系R和关系S必须要有相同的属性,并且对应属性要有相同的域。 在进行并操作时,如有完全相同的元组只保留一个,RS,RS集合,例2.4 有第1学期课程和第2学期课程两个关系,要知道这一年中的所有课程,可用并运算实现。即: 新的课程第一学期课程第二学期课程,并运算,差运
7、算,所有属于关系R但不属于关系S的元组组成的新关系,记作RS。 例2.5 有成绩大于60的学生学号和成绩大于90的学生学号两个关系,求成绩小于或等于90且成绩大于60的学生。即: 表a表b,R-S集合,R-S集合,例如:要将下面的成绩表中有关“数学”科目的元组删除。 即求成绩表成绩表1成绩表2。,成绩1,成绩2,成绩表1成绩2运算结果,交运算,属于R也属于S的元组组成的新关系,记作RS。,(RS),RS集合,例2.6 假设有“广东”籍学生和“男”学生两个表,要求检索广东的男学生,这个检索可以用交操作来实现。,交运算,例如:在输入学生成绩时,为保证数据正确,常让两人重复输入成绩数据,形成两个成绩
8、文件。由于两人同时对同一学生成绩输入出错而且输入的错误数据完全一样的概率几乎为0,因此认为,两人输人数据一致的部分是准确的,即求成绩1成绩2,其结果被认为是正确的。,成绩1,成绩表1 成绩2运算结果,成绩2,笛卡儿积运算,R中每个元组与S中每个元组连接组成的新关系,记作RS。如果关系R中有m个元组,S中有n个元组,则RS中有mn个元组。 由于R和S中可能存在相同的属性名,笛卡儿积运算时需要在属性上附加该属性所来自的关系名称。,笛卡儿积运算,学生关系(R),课程关系(S),学习关系,RS,例2.7 在学生和课程两个关系上,要求每个学生必须选修所有课程。这个选修关系可以用两个关系的笛卡尔积运算来实
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