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【数据库系统课件】关系模型和关系运算理论(可编辑)

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【数据库系统课件】关系模型和关系运算理论(可编辑)【数据库系统课件】关系模型和关系运算理论(可编辑) 第2章 关系模型和关系运算理论 本章重要概念一 1基本概念 关系模型关键码主键和外键关系的定义和性质三类完整性规则ER模型到关系模型的转换规则过程性语言与非过程性语言 2关系代数 五个基本操作四个组合操作七个扩充操作 本章重要概念二 3关系演算 元组关系演算和域关系演算的原子公式公式的定义关系演算的安全性和等价性 4关系代数表达式的优化 关系代数表达式的等价及等价转换规则启化式优化算法 5关系逻辑 谓词原子规则和查询规则的安全性用规则模拟关系代数表达式 本章...

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【数据库系统课件】关系模型和关系运算理论(可编辑) 第2章 关系模型和关系运算理论 本章重要概念一 1基本概念 关系模型关键码主键和外键关系的定义和性质三类完整性规则ER模型到关系模型的转换规则过程性语言与非过程性语言 2关系代数 五个基本操作四个组合操作七个扩充操作 本章重要概念二 3关系演算 元组关系演算和域关系演算的原子公式公式的定义关系演算的安全性和等价性 4关系代数表达式的优化 关系代数表达式的等价及等价转换规则启化式优化算法 5关系逻辑 谓词原子规则和查询规则的安全性用规则模拟关系代数表达式 本章概要 本章先介绍关系模型的基本概念然后介绍关系运算的三种理论关系代数关系演算和关系逻辑 关系模型和关系运算理 21 关系模型的基本概念 22 关系代数 23 关系演算 24 关系代数表达式的优化 25 关系逻辑 21 关系模型的基本概念 com 基本术语 com 关系的定义和性质 com 关系模型的三类完整性规则 com ER模型向关系模型的转换规则 com 关系模型的三级体系结构 com 关系模型的形式定义和优点 com 关系查询语言和关系运算 基本术语1 定义21 用二维表格表示实体集用关键码进行数据导航的数据模型称为关系模型relational Model这里数据导航data navigation 是指从已知数据查找未知数据的过程和方法 基本术语2 在关系模型中字段称为属性字段值称为属性值记录类型称为关系模式在图22中关系模式名是R记录称为元组tuple元组的集合称为关系relation或实例instance一般用大写字母ABC 表示单个属性用大写字母 XYZ表示属性集用小写字母表示属性值有时也习惯称呼关系为表或表格元组为行row属性为列column 关系中属性个数称为元数arity元组个数为基数cardinality 基本术语3 关系元数为5基数为4 基 本术语4 关键码key简称键由一个或多个属性组成在实际使用中有下列几种键 1超建super Key 2候选键candidate Key 3主键primary Key 在图21中工号姓名是模式的一个超键但不是候选键而工号是候选键在实际使用中如果选择工号作为删除或查找元组的标志那么称工号是主键 4外键foreign Key 关系的定义和性质 定义22 关系是一个属性数目相同的元组的集合 在关系模型中对关系作了下列 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 性限制 1关系中每一个属性值都是不可分解的 2关系中不允许出现重复元组即不允许出现相同的元组 3由于关系是一个集合因此不考虑元组间的顺序即没有行序 4元组中的属性在理论上也是无序的但使用时按习 惯考虑列的顺序 关系模型的三类完整性规则1 实体完整性规则entity integrity rule 要求关系中元组在组成主键的属性上不能有空值如果出现空值那么主键值就起不了惟一标织元组的作用 关系模型的三类完整性规则 2 参照完整性规则reference integrity rule 定义23 参照完整性规则的形式定义如下 如果属性集K是关系模式R1的主键K也是关系模式R2的外键那么在R2的关系中K的取值只允许两种可能或者为空值或者等于R1关系中某个主键值 这条规则的实质是不允许引用不存在的实体 在上述形式定义中关系模式R1的关系称为参照关系关系模式R2的关系称为依赖关系主表和副表父表和子表 关系模型的三类完整性规则 3 例21 下面各种情况说明了参照完整性规则 在关系中如何实现的 ? 在关系数据库中有下列两个关系模式 SSSNAMEAGESEX SCSCGRADE 这里带下划线者为主键带波浪线者为外键据规则要求关系SC中的S 值应该在关系S中出现如果关系SC中有一个元组S7C480而学号S7却在关系S中找不到那么我们就认为在关系SC中引用了一个不存在的学生实体这就违反了参照完整性规则 另外在关系SC中S 不仅 是外键也是主键的一部分因此这里S 值不允许空 关系模型的三类完整性规 则 4 ? 设工厂数据库中有两个关系模式 DEPTDDNAME EMPEENAMESALARYD 车间模式DEPT的属性为车间编号车间名职工模式EMP的属性为工号姓名工资所在车间的编号每个模式的主键与外键已标出在EMP中由于D 不在主键中因此D 值允许空 关系模型的三类完整性规则 5 ? 设课程之间有先修后继联系模式如下 RC CNAMEPC 其属性表示课程号课程名先修课的课程号如果规定每门课程的直接先修课只有一门那么模式R的主键是C外键是PC这里参照完整性在一个模式中实现即每门课程的直接先修课必须在关系中出现 关系模型的三类完整性规则 6 用户定义的完整性规则 在建立关系模式时对属性定义了数据类型即使这样可能还满足不了用户的需求此时用户可以针对具体的数据约束设置完整性规则由系统来检验实施以使用统一的方法处理它们不再由应用程序承担这项工作例如学生的年龄定义为两位整 数范围还太大我们可以写如下规则把年龄限制在15,30岁之间 CHECKAGE BETWEEN 15 AND 30 ER模型向关系模型的转换规则 1 ER模型向关系模型的转换实际上就是把ER图转换成关系模式的集合 规则21实体类型的转换将每个实体类型转换成一个关系模式实体的属性即为关系模式的属性实体标识符即为关系模式的键 规则22二元联系类型的转换 ? 若实体间联系是11 ? 若实体间联系是1N ? 若实体间联系是MN ER模型向关系模型的转换规则 2 ER模型向关系模型的转换规则 3 ER模型向关系模型的转换规则 4 关系模型的三级体系结构 -- 关系模式 在关系模型中记录类型称为关系模式而关系模式的集合就是数据库的概念模式在系统实现时关系模式和属性的命名一般都用英文单词譬如图25的ER图转换成的关系模式集可用图26表示而图27 是这个关系模型的三个具体关系 关系模型的三级体系结构 --子模式 子模式是用户所用到的那部分数据的描述除此之外还应指出数据与关系模式中相应数据的联系例如用户需要用到子模式G图28 关系模型的三级体系结构 --存储模式 关系模型的形式定义 关系模型有三个重要组成部分数据结构数据操纵数据完整性规则 1数据结构数据库中全部数据及其相互联系都被组织成关系二维表格的形式关系模型基本的数据结构是关系 2数据操纵关系模型提供一组完备的高级关系运算以支持对数据库的各种操作关系运算分成关系代数关系演算和关系逻辑等三类 3数据完整性规则数据库中数据必须满足实体完整性参照完整性和用户定义的完整性等三类完整性规则 关系模型的优点 与其它数据模型相比关系模型突出的优点如下 1关系模型提供单一的数据结构形式具有高度的简明性和精确性 2关系模型的逻辑结构和相应的操作完全独立于数据存储方式具有高度的数据独立性 3关系模型使数据库的研究建立在比较坚实的数学基础上 4关系数据库语言与一阶谓词逻辑的固有内在联系为以关系数据库为基础的推理系统和知识库系统的研究提供了方便 关系查询语言和关系运算 关系数据库的数据操纵语言DML的语句分成查询语句和更新语句两大类查询语句用于描述用户的各种检索要求更新语句用于描述用户进行插入删除修改等操作关于查询的理论称为关系运算理论 关系查询语言根据其理论基础的不同分成三类 1关系代数语言 2关系演算语言 3关系逻辑语言 22 关系代数 com 关系代数的五个基本操作 com 关系代数的四个组合操作 com 关系代数运算的应用实例 com 关系代数的七个扩充操作 关系代数的五个基本操作 1 并Union 设关系R和S具有相同的关系模式R和S的并是由属于R或属于S的元组构成的集合记为R?S形式定义如下 R?S?t t?R ? t?St是元组变量R和S 的元数相同 差Difference 设关系R和S具有相同的关系模式R和S的差是由属于R但不属于S的元组构成的集合记为R,S形式定义如下 R,S? t t?R ? t?SR和S的元数相同 关系代数的五个基本操作 2 投影Projection 这个操作是对一个关系进行垂直分割消去某些列并重新安排列的顺序 设关系R是k元关系R在其分量Ai1Aimm?ki1im为1到k间的整数上的投影用πi1imR表示它是一个m元元组集合形式定义如下 πi1imR? t t,〈ti1tim〉?〈t1tk〉?R 例如π31R表示关系R中取第13列组成新的关系新关系中第1列为R的第3列新关系的第2列为R的第1列如果R的每列标上属性名那么操作符π的下标处也可以用属性名表示例如关系RABC那么πCAR与π31R是等价的 关系代数的五个基本操作 3 选择Selection 选择操作是根据某些条件对关系做水平分割即选取符合条件的元组条件可用命题公式即计算机语言中的条件表达式F表示F中有两种成分 关系R关于公式F的选择操作用σFR表示形式定义如下 σFR, t t?R ? Ft true σ为选择运算符σFR表示从R中挑选满足公式F为真的元组所构成的关系 例如σ2,ˊ3ˊR表示从R中挑选第2个分量值大于3的元组所构成的关系书写时为了与属性序号区别起见常量用引号括起来而属性序号或属性名不要用引号括起来 关系代数的五个基本操作 例 例23 图212有两个关系R和S图213的ab表示R?S和R,Sc表示R×S此处R和S的属性名相同就应在属性名前注上相应的关系名例如RASA等图213的d表示πCAR即π31Re表示σBˊbˊR 关系代数的五个基本操作 例 关系代数的四个组合操作 1 交intersection 关系R和S的交是由属于R又属于S的元组构成的集合记为R?S这里要求R和S定义在相同的关系模式上形式定义如下 R?S?t,t?R ? t?SR和S的元数相同 由于R?S R-R-S或R?S S-S-R因此交操作不 是一个独立的操作 在图212中R?S的结果是只有一个元组daf 关系代数 的四个组合操作 2 联接join 联接有两种θ联接和F联接这里θ是算术比较符F 是公式 ? θ联接 R S?t, t trts ? tr?R ? ts?S ?tr i θts j ? F联接 F联接是从关系R和S的笛卡尔积中选取属性间 满足某一公式F的元组 这里F是形为F1?F2??Fn的公式每个FP
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分类:其他高等教育
上传时间:2017-10-15
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