数据库基础与应用数据抽象ppt课件.ppt

数据库基础与应用 1 现实世界的数据化过程 概念化 形式化 用户 计算机 2 现实世界由实际事物组成 事物之间联系错综复杂事物和事物特性信息世界现实世界在人脑中的反映事物和事物特性 实体和实体属性数据世界信息世界数据化后的产物实体和实体属性 记录和数据项 数据抽象 3 三个世界中概念的对应关系 一个事物一类事物事物的各种特性 现实世界 实体实体集属性 域 码 信息世界 元组关系属性 字段 主码 外部码 数据世界 认识抽象 转换 4 数据模型定义 数据模型是数据库系统中用于提供信息表示和操作手段的形式构架 抽象化 数据化 5 示例 学生 课程 选修 姓名 学号 系别 课程名 学分 主讲老师 成绩 实体 联系 属性 m n 实体的码 6 概念及术语 实体和实体类型实体 可以相互区别的客观事物和概念统一抽象例 学生 回扣 医疗实体类型 实体集 将具有共性的一类实体抽象为实体类型属性和域属性 对实体特征的描述域 属性的取值范围同一实体类型所有实体都具有相同的属性及相同的对应域 但属性在域上的取值不一定相同 7 属性分类 实体与属性 原子属性与组合属性的划分存在一定的相对性 无绝对 这是由于描述事物的抽象层次不同或观察研究问题的角度不同而引起 实体码 KEY 实体标识符 又称实体键 能唯一标识实体的属性或极小属性组 用下划线标出 8 E R图中 带下划线的属性为实体键或实体键的一部分组合属性用一个树型表示多值属性用虚线椭圆表示或标出关系型数据库系统不能处理组合属性和多值属性的情况 实际操作是要转化成原子属性和单值属性的情况 9 联系 实体之间的关系抽象为联系联系分类1 1一对一联系1 n一对多联系m n多对多联系 10 联系的多样性 1 1 1 N M N 1 n 1 m n 1 11 对应于关系模式的一个具体的表称为关系 又称表 Table 关系数据库是若干表 关系 的集合关系模式决定其对应关系的内容每一个关系都必须命名 通常取对应的关系模式名 且同一关系数据模型中关系名互不相同 关系模式与关系的联系 关系模式 型 关系的结构 相对稳定关系 值 元组的集合 随时间变化 关系 Relation 12 元组 Tuple 关系中的每一行称为关系的一个元组 又称行 Row 或记录 一个关系可由多个元组构成一个关系中的元组和不相同属性 Attributes 关系中的每一列称为关系的一个属性 又称列 Column 一个由n个属性的关系称为n元关系关系的属性名就是对应关系模式的对应属性名变域 Domain 关系中的每一属性所对应的取值范围叫属性的变域 简称域 域是值的集合 关系中所有属性的实际值均来自它所对应的域如整数的集合 字符串的集合 全体学生的集合关系中每个属性都必须有一个相应的域 不同属性的域可不同也可相同 13 2 2 1关系数据模型的要素 14 码和外部码 码 又称关键字 key 超码在一个关系中 若某个属性组的值对不同的元组互不相同 则称该属性组为该关系的超码 超关键字 候选码若某一属性组是一个关系的超码 但去掉其中任何一个属性后就不再是超码 则称该属性组为该关系的候选码 候选码是超码的最小集合 只有一个属性的超码一定是候选码 合成码当候选码包含多个属性时 称该候选码为合成码 候选码的每个构成属性称为主属性 关系模式的候选码由所有属性构成 称为全码 all key 主码为关系组织物理文件时通常选用一个候选码作为插入 删除修改 检索元组的操作变量 被选用的候选码成为主码 主码一经选定通常不变 一个关系中只有一个主码 外部码如果关系R的某一属性组不是该关系本身的候选码 而是另一个关系的候选码 则称该属性组是R的外部码 15 表的关联 供应商关系S 主码是 供应商号 零件关系P 主码是 零件号 外码是 供应商号 表的关联 数据库中的数据表与数据表之间使用相应的字段实现数据表的连接 16 数据完整性 数据须符合的条件或数据之间的关系数据类型准确无误数据的值满足范围设置同一表格数据之间不存在冲突多个表格数据之间不存在冲突分类实体完整性参照完整性用户自定义完整性系统支持实体完整性和参照完整性由系统自动支持系统应提供定义和检验用户定义的完整性的机制 17 实体完整性 entityintegrity 实体完整性规则 若属性A是基本关系R的关键字 KEY 则属性A不能取空值 若关键字为属性集 则其每个属性均不能为空值 如 选修 学号 课号 成绩 学号 课号是KEY 则其均不能为空 18 实体完整性 entityintegrity 说明 1 实体完整性是针对基本关系而言的 一个基本关系通常对应现实世界的一个实体集 例 学生关系 学生集合2 现实世界中的实体是可区分的 具有唯一标识3 关系模型中以主码作为唯一标识 4 主码中的属性不能取空 19 如果关系R2的外部码Fk与关系R1的主码Pk相对应 则R2中的每一个元组的Fk值或者等于R1中某个元组的Pk值 或者为空值意义如果关系R2的某个元组t2参照了关系R1的某个元组t1 则t1必须存在 例 有关系S Sno Sname Sex Dno 和DEPT Dno Dname 则关系S在Dno上的取值有两种可能空值 表示该学生尚未分到任何系中若非空值 则必须是DEPT关系中某个元组的Dno值 表示该学生不可能分到一个不存在的系中 参照完整性 20 用户针对具体的应用环境定义的完整性约束条件 例 有关系S Sno Sname Sex Dno Sno要求是8位整数Sex要求取值为 男 或 女 用户定义完整性 21 示例 供应商关系S 主码是 供应商号 零件关系P 主码是 零件号 外码是 供应商号 今要向关系P中插入新行 新行的值分别列出如下 哪些行能够插入 A 037 绿 null B null 黄 T20 C 201 红 T20 D 105 黑 B01 E 101 黄 T11 若另要求零件的颜色不能为黑色的 上述结果如何变化 22 2 2 1关系数据模型的要素 2 关系数据模型的操纵与完整性约束操纵 查询 插入 删除 修改完整性约束 实体完整性 参照完整性 用户定义的完整性3 存储结构实体及实体间的联系用表表示物理组织中 表以文件形式存储 每一个表对应一种文件结构 23 优点简单 表的概念直观 单一 用户易理解非过程化的数据请求 数据请求可以不指明路径数据独立性 用户只需提出 做什么 无须说明 怎么做 坚实的理论基础缺点由存取路经对用户透明 查询效率不高 速于度慢 需要进行查询优化 采用静态数据模型 关系数据模型优缺点 24 关系代数 关系代数是一种抽象的查询语言 是关系数据操纵语言的一种传统表达方式 它是用对关系的运算来表达查询的 关系代数的运算对象是关系 运算结果也是关系 25 关系代数 2 4 1传统的集合运算2 4 2专门的关系运算2 4 3关系代数运算表示方法 26 2 4 1传统的集合运算 传统的集合运算是二目运算 并 union 两个度为n的关系R1和R2的并记为R1UR2 结果是度为n的关系 该关系由属于R1的元组和属于R2的元组共同组成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R S仍为n目关系 由属于R或属于S的元组组成R S t t R t S 27 2 4 1传统的集合运算 R S R S 28 2 4 1传统的集合运算 交 intersection 两个度为n的关系R1和R2的交记为R1 R2 结果是度为n的关系 由既属于R1又属于R2的元组组成 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 由既属于R又属于S的元组组成R S t t R t S R S R R S 29 2 4 1传统的集合运算 R S R S 30 2 4 1传统的集合运算 差 difference 两个度n的R1和R2的差记为R1 R2结果是度为n的关系 由属于R1同时不属于R2的元组组成 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 t R t S 31 2 4 1传统的集合运算 R S R S 32 2 4 1传统的集合运算 R1 R2 R2 R1 R1 R2 R1 R2 33 2 4 1传统的集合运算 笛卡尔积Rn目关系 k1个元组Sm目关系 k2个元组R S列 n m 列的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 k1 k2个元组R S trts tr R ts S 34 2 4 1传统的集合运算 R S R S 35 2 4关系代数 2 4 1传统的集合运算2 4 2专门的关系运算2 4 3关系代数运算表示方法 36 2 4 2专门的关系运算 1选择 从关系中找出满足给定条件的诸元组称为选择 是原关系的子集 它是水平抽取二维表中满足条件的行选择运算是从行的角度进行的运算例 从图书中找出书名是 数据库导论 的书目 37 2 4 2专门的关系运算 2投影运算 从关系模式中挑选若干属性组成新的关系称为投影 直观上是垂直抽取二维表 投影操作主要是从列的角度进行运算例 原关系 工号 姓名 性别 生日 工资 部门 投影 工号 姓名 工资 38 2 4 2专门的关系运算 3连接运算 上两个运算是单目运算 操作对象只是一个关系联接运算是二目运算 需要两个关系作为操作对象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 39 2 4 2专门的关系运算 40 2 4 2专门的关系运算 联接是将两个关系模式的属性名拼接成一个更宽的关系模式 生成的新关系中包括满足联接条件的元组 运算过程是通过联接条件来控制的 联接条件中将出现不同关系中的公共属性名 或者具有相同含义 可比的属性 联接是对象关系的结合 41 2 4 2专门的关系运算 例 现有二关系 定单 定单号 货号 定货单位 售价 订购量 送货地点 库存 货号 品名 库存量 仓库地点 单价 1 查看库存量大于订购量的商品详情2 查看库存地点是和运货地点同在一个城市的详情 42 2 4 2专门的关系运算 解 联接结果 定单号 货号 定货单位 售价 订购量 送货地点 品名 库存量 仓库地点 单价 JOINANDWHEREJOIN定单AND库存WHERE定单 货号 库存 货号 AND库存量 订购量或 select from定单 库存where定单 货号 库存 货号AND库存量 定购量 43 2 4 2专门的关系运算 联接运算比较费时间 尤其是在包括许多元组的关系之间联接更是如此 设关系R和S分别有m和n元组 R与S的联接过程要访问m n个元组 先从R关系中的第一