关系型数据库基本原理.ppt

* 2.1 关系数据模型 2.2 E-R 模型到关系模型的转换 2.3 关系模型的三类完整性约束 2.4 案例1：活期储蓄管理系统数据库设计 * 2.1 关系数据模型 2.1.1 关系模型的结构 v 关系（relationship） 关系是满足一定条件的二维表。表中的一行称为关系的一个元 组，用来存储事物的一个实例；表中的一列称为关系的一个属性 ，用来描述实体的某一特征。表是由一组相关实体组成的集合。 所以，表和实体集这两个词常常可以交替使用。 表2-1给出了实体集、关系、表等一系列术语之间的对照关系 概念模型中关系理论中关系数据库中某些软件中 实体集(Entity set) 关系(relation)表(Table)表（或数据库文件） 实体(Entity)元组(Tuple)行(Row)记录(Recode) 属性(Attribute)属性(Attribute)列(Col)字段(Field) 主码(Primary key)主码(Primary key) 关键字 (Primary key) 关键字(Primary key) * 关系是一个行与列交叉的二维表，每一列（属性）的所有数据 都是同一种数据类型的，每一列都有惟一的列名，列在表中的顺序 无关紧要；表中的任意两行（元组）不能相同，行在表中的顺序也 无关紧要。 表2-2以图书借阅系统为例给出了一个表的实例 编号书名作者出版社出版日期定价 F12.245计算机文化基础 刘凌志青山2002.521.80 F33.33数据结构实用教程 王云晓蓝天2002.522.00 G22.12Visual Basic实用教程 梁晓峰碧水2003.1028.00 G11.22Java程序设计实用教程 张大海碧水2004.720.80 F23.55数据结构（C语言版） 马志刚青山2004.724.50 G11.11C语言程序设计 张大海蓝天2004.826.30 G12.08C语言程序设计 梁晓峰青山2004.1022.00 G12.09C语言程序设计 梁晓峰青山2004.1022.00 * 关系的特点： 关系的每一行定义实体集的一个实体，每一列定义实体的一 个属性。 每一行必须有一个主码，主码是一个属性组（可以是一个属 性），它能惟一的标识一个实体。 每一列表示一个属性，且列名不能重复。 列的每个值必须与对应属性的类型相同。 列有取值范围，称为域。 列是不可分割的最小数据项。 行、列的顺序对用户无关紧要。 * v 关系中的术语 候选码（Candidate Key） 若关系中的某一属性组（或单个属性）的值能惟一的标识 一个元组，则称该属性组（或属性）为候选码。 选择一个候选码作为关系的主码。 主属性（Prime Attribute）和非主属性 关系中包含在任何一个候选码中的属性称为主属性。不包 含在任何一个候选码中的属性称为非主属性。 * 2.2 E-R模型到关系模型的转换 E-R模型可以向现有的各种数据库模型转换，对不同的数据库 模型有不同的转换规则。这里只讨论E-R模型向关系模型的转换方 法。E-R模型向关系模型转换的规则是： v 实体 一个实体类型转换成一个关系模式。实体的属性就是关系的属 性，实体的码就是关系的码。 E-R模型向关系模型转换时，除了将实体转换为关系外，还要 考虑如何将实体之间的联系正确的转换为关系。 v 一对一联系 （ 1：1） 一般是将联系与任意一端实体所对应 的关系模式合并，需要在 该关系模式的属性中加入另一个实体的码和联系本身的属性。 * 【例2-10】实体部门（编号，名称）与实体经理（工号，姓名）之 间的任职联系是1:1联系。E-R模型如图2-1所示。将其转换为关系 模型。 1 1 部门 经理 任职 名称 工号 编号 任职日期 姓名 1 1 部门（编号，名称） 经理（工号，姓名，编号，任职日期） 图2-1 * v 一对多（1:n）联系 一般是将该联系与n端实体所对应的关系模式合并。合并时需 要在n端实体的关系模式的属性中加入1端实体的码和联系本身的 属性。 【例2-11】 将授课系统中的E-R模型转换为 关系模型。 教师 课程 参考书 讲授 1 n 1 * 该E-R模型中有3个实体和1个多元联系。可以用两种方法转换为 关系模型： 1) 将联系转换为一个单独的关系。则该E-R模型对应的关系模型 包含4个关系模式： 课程（课号，课名，学分） 教师（工号，姓名，职称） 参考书（书号，书名） 讲授（工号，课号，书号） 2) 由于该例中的联系是一对多联系，所以可以将联系合并到实 体对应的关系中。 课程（课号，课名，学分） 教师（工号，姓名，职称，课号） 参考书（书号，书名，课号） * v 多对多(m:n)联系 将联系转换成一个关系模式。与该联系相连的各实体的码及联 系本身的属性转换为关系的属性，而关系的码为各实体码的组合 。 【例2-12】将学生选课系统的E-R模型转换为关系模型。 课程号课程名 学分 课程 学号所在系年龄姓名性别 学生 成绩 选课 m n 学生（学号，姓名，性别，年龄，所在系） 选课（学号，课程号，成绩） 课程（课程号，课程名，学分） * 【例2-13】将图书 借阅系统的E-R模型转换为 关系模型。 读者 编号姓名 读者类型已借数量 图书 出版日期 出版社编号书名定价 借期 还期 借阅 m n 读者（编号，姓名，读者类型，已借数量） 借阅（读者编号，图书编号，借期，还期） 图书（编号，书名，出版社，出版日期，定价） * 2.3 关系模型的三类完整性约束 2.3.1 实体完整性 实体完整性规则: 若属性A是关系R的主属性，则A不能取空值。 2.3.2 参照完整性规则 v 外码和参照关系 设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的主码（或 候选码）。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,并称基本关系R为参照关系,称基本关系S为被参照关系。 例如：在授课系统的关系模型中： 课程（课号，课名，学分） 课号关系课程的主码 教师（工号，姓名，职称，课号） 课号是关系教师的外码 参考书（书号，书名，课号） 关系教师是参照关系，关系课程是被参照关系。 * v 参照完整性规则 参照完整性规则: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，则对于R中的每个元组在F上的值必须满足 ：或者取空值（F的每个属性均为空值），或者等于S中某个元组的 主码值。 例如，在授课系统的关系模型中，关系教师中的外码“课号”只能是 下面两类值： (1) 空值。表示还未给该教师安排课。 (2) 非空值，但此值必须为被参照关系课程中某一门课程的“课号” 。 注意：在实际应用中，外码不一定与对应的主码同名。 在关系数据库中，表与表之间的联系是通过公共属性实现的。这 个公共属性往往是一个表的主码，同时是另一个表的外码。 * 2.3.3 用户定义的完整性 用户定义的完整性就是针对某一具体要求来定义的约束条件， 它反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。 例如，某个属性必须取惟一值；某些属性之间应满足一定的函数 关系；某个属性的取值范围在0400之间等。关系模型应提供定义 和检验这类完整性的机制，以便系统用统一的方法处理它们，而不 需要由应用程序来承担这一功能。 所以，用户定义的完整性通常是定义属性取值的约束，即对属 性的值域的约束。对属性的值域的约束也称为域完整性规则是指对 关系中属性取值的正确性限制。包括数据类型、精度、取值范围、 是否允许空值等。 * 2.3.4 完整性规则检查 为了维护数据库中数据的完整性，在对关系数据库执行插入、 删除和修改操作时，就要检查是否满足以上三类完整性规则。 v 当执行插入操作时 首先检查实体完整性规则，插入行的主码属性上的值，是否已 经存在。若不存在，可以执行插入操作；否则不可以执行插入操作 。 再检查参照完整性规则，如果是向被参照关系插入，不需要考 虑参照完整性规则；如果是向参照关系插入，插入行在外码属性上 的值是否已经在相应被参照关系的主码属性值中存在。若存在，可 以执行插入操作；否则不可以执行插入操作，或将插入行在外码属 性上的值改为空值后再执行插入操作(假定该外码允许取空值)。 最后检查用户定义完整性规则，检查被插入的关系中是否定义 了用户定义完整性规则，如果定义了，检查插入行在相应属性上的 值是否符合用户定义完整性规则。若符合，可以执行插入操作；否 则不可以执行插入操作。 * v 当执行删除操作时 一般只需要检查参照完整性规则。如果是删除被参照关系中的 行，则应检查被删除