第2章 关系数据库基础ppt课件VIP

.,第2章关系数据库基础,关系数据库采用关系数据模型，已经历了30多年的发展，从理论到技术都已经非常成熟，是目前广泛使用的主流数据库系统，也是数据库课程要讲授的主要内容。本章主要包括关系的基本概念、关系数据模型、关系完整性约束和关系代数等内容。,.,本章学习目标,深刻理解关系的定义和关系的基本性质，理解相应的概念和术语；深刻理解关系模型及其三个要素；深刻理解关系完整性约束；掌握关系代数的基本运算和应用；了解SQLServer的基本架构和基本构成；掌握SQLServer数据库的存储结构和建立数据库的方法。,.,本章重点难点,本章学习的重点是围绕关系数据模型的基本概念、深刻理解关系数据模型的三个要素和关系完整性约束，为以后设计、使用和管理关系数据库奠定一个良好基础。本章学习的难点是理解关系完整性约束的概念及其作用。,.,2.1关系概念,关系通俗的讲就是二维表格，也是人们在日常生活中最常见到的表格数据。关系的基本概念源于数学。关系的形式定义，以及相关的概念和术语。,.,设D1，D2，Dn为任意集合，定义D1，D2，Dn的笛卡儿积为：其中集合的每一个元素（d1，d2，dn）称作一个n元组，简称元组，元组中每一个di称作元组的一个分量。,笛卡儿积（定义）,.,举例,D1=s2，s4，s7，s9D2=管理学，经济学，运筹学则,D1D2=(s2,管理学)，(s2，经济学)，(s2，运筹学)，(s4，管理学)，(s4，经济学)，(s4，运筹学)，(s7，管理学)，(s7，经济学)，(s7，运筹学)，(s9，管理学)，(s9，经济学)，(s9，运筹学),.,排列成表格,笛卡儿积是二维表格？,.,形式化的关系定义,笛卡儿积D1D2Dn的任意一个子集称为D1,D2,Dn上的一个n元关系。,.,关系是笛卡尔积的子集、是表格,取子集，并将D1、D2分别命名为学号和课程名称,.,关系性质1每一分量必须是不可分的最小数据项，即每个属性都是不可再分解的,非规范化关系,规范化关系,.,关系性质2列的个数和每列的数据类型是固定的，即每一列中的分量是同类型的数据，来自同一个值域,.,关系性质3不同的列可以出自同一个值域，每一列称为属性，每个属性要给予不同的属性名,姓名2曾用名,.,关系性质4列的顺序是无关紧要的，即列的次序可以任意交换,.,关系性质5元组不可以重复，即在一个关系中任意两个元组不能完全一样,.,关系性质6行的顺序是无关紧要的，即行的次序可以任意交换,.,基本概念和术语,关系属性值域元组分量关系模式关系模型关系数据库,候选关键字主关键字主属性非主属性,.,关系数据模型实例,学生人事记录表,关系名,关系,元组(行),属性(列),主关键字,男女,值域,分量,关系模式：学生（学号、姓名、性别、年龄、籍贯）,属性名,.,参照关系与被参照关系,外部关键字参照关系被参照关系,.,参照关系与被参照关系,学生,课程,选修,.,思考题,值域是个什么概念？它和列有什么关系？关系有哪些基本性质？如果有表格或二维表不满足其中的某个性质，这样的表格或二维表是关系吗？讨论关系、关系模式、关系模型、关系数据库的概念。讨论属性、值域、元组、分量的概念。讨论主属性、非主属性、候选关键字、主关键字、外部关键字的概念。讨论参照关系、被参照关系的概念。,.,2.2关系数据模型,关系数据模型就是用关系来表示现实世界中实体以及实体和实体之间的联系的数据模型。,.,关系数据模型的三要素,关系数据结构关系数据操作关系数据完整性约束,.,关系数据结构,如何表示现实世界中的实体及其联系？在关系数据模型中，现实世界中的实体及实体与实体之间的联系均用关系来表示。,.,关系操作集合,在关系上能进行哪些操作？,传统的集合运算专门的关系运算关系数据操作,.,关系完整性约束,在数据库中数据完整性是指保证数据正确的特性。数据完整性是一种语义概念，它包括两方面的内容：与现实世界中应用需求的数据的相容性和正确性；数据库内数据之间的相容性和正确性。,.,关系完整性约束,实体完整性参照完整性用户定义完整性,.,实体完整性规则,实体完整性是要保证关系中的每个元组都是可识别和唯一的。实体完整性规则要求关系中元组的主关键字的值必须唯一，不可以为空值。关系数据库管理系统用主关键字实现实体完整性。,返回,.,参照完整性规则,现实世界中的实体间存在着某种联系，而在关系模型中实体是用关系描述的、实体之间的联系也是用关系描述的，这样就自然存在着关系和关系之间的参照或引用。,.,什么是参照完整性？,职工表(R2),部门表(R1),主关键字,外部关键字,.,参照完整性规则,如果属性（或属性组）F是关系R的外部关键字，它与关系S的主关键字K相对应，则对于关系R中每个元组在属性（或属性组）F上的值必须为：或者取空值（F的每个属性均为空值）；或者等于S中某个元组的主关键字的值。,.,用户定义完整性,一种与应用密切相关的数据完整性约束，如某个属性的值必须唯一某个属性的取值必须在某个范围内某些属性值之间应该满足一定的函数关系等类似以上的约束不是关系数据模型本身所要求的，而是为了满足应用方面的语义要求而提出的在用户定义完整性中最常见的是限定属性的取值范围，即对值域的约束，所以在用户定义完整性中最常见的是域完整性约束。,.,完整性约束的作用,执行插入操作时检查完整性执行插入操作时需要分别检查实体完整性规则、参照完整性规则和用户定义完整性规则。执行删除操作时检查完整性执行删除操作时一般只需要检查参照完整性规则。执行更新操作时检查完整性执行更新操作可以看作是先删除旧的元组，然后再插入新的元组。所以执行更新操作时的完整性检查综合了上述两种情况。,.,思考题,什么是数据模型？什么是关系数据模型？关系数据模型有哪几个要素？并说明这些要素所包含的内容。讨论实体完整性规则，它涉及哪些概念？讨论参照完整性规则，它涉及哪些概念？用户定义完整性可以完成哪些方面的约束？分别讨论实体完整性约束和参照完整性约束是如何实现的。讨论关系完整性约束在保证数据正确性方面是如何发生作用的？,.,2.3关系代数,关系代数是实现关系操作的一种方法，是理解关系操作的基础。,传统的集合运算并运算交运算差运算广义笛卡尔积,专门的关系运算选择运算投影运算连接运算除运算,传统的集合运算,集合的并运算集合的交运算集合的交运算,关系并运算（RS）运算表示:RS=t|tRtS两个（同类）关系的所有元组合并，删去重复的元组。关系差运算（RS）运算表示:RS=t|tRtS由属于R而不属于S的所有元组组成的集合,即在R中删去与S相同的元组。关系交运算（RS）运算表示:RS=t|tRtS既属于R又属于S的元组的集合,即取相同的元组。,.,传统的集合运算举例,.,关系并运算,R,S,RS,.,关系差运算,R,S,RS,.,关系交运算,R,S,RS,.,设R为m元关系，S为n元关系，并且r=(r1,r2,rm)Rs=(s1,s2,sn)S则称为元组的连串。这是一个（m+n）元组，前m个分量为R中的一个m元组，后n个分量为S中的一个n元组。,元组的连串,.,集合的广义笛卡尔积运算,设R和S是两个关系，如果R是m元关系、有k个元组，S是n元关系、有l个元组，则广义笛卡尔积RS是一个m+n元关系、有kl个元组。广义笛卡儿积可以记作：,广义笛卡尔积举例：,R,S,RS,.,专门关系运算,选择运算投影运算连接运算除运算,.,选择运算,从指定的关系中选择某些元组形成一个新的关系，被选择的元组是用满足某个逻辑条件来指定的。,其中R是关系名，r是元组，是选择运算符，F是结果为“真”的逻辑表达式。,选择运算举例：,职工号=E3(订购单),订购单,从订购单关系中选择职工号为“E3”的元组构成新的关系,.,投影运算,对指定的关系选择列产生一个新关系。,A(R)=r.A|rR,其中R是关系名，是投影运算符，A是被投影的属性或属性集，r.A（或rA）表示r这个元组中相应于属性A的一个分量。,根据关系的性质结果中要去掉重复行。,投影运算举例：,订购单关系,选取职工号和供应商号两列构成新的关系,职工号，供应商号(订购单),举例：,从订购单关系中，选取出职工号为E3的所经手的订购单号和与之相关的供应商号。,订购单关系,供应商号，订购单号(职工号=E3(订购单),.,连接运算,连接相互之间有联系的两个关系。连接过程一般是由参照关系的外部关键字和被参照关系的主关键字来控制的，这样的属性通常也称为连接属性。,.,连接运算,一般的连接运算也称为连接运算，是比较运算符。连接一般表示为：,这里Ai是R中的属性，Bj是S中的属性，连接的结果是一个广义笛卡儿乘积的子集，其中的元组满足Ai和Bj间的关系。当为“=”时，称为等值连接；为“”时，称为大于连接等等。,.,连接运算,R,S,RS,B”、“B(R),R,S,.,例题2：,求：R与S的自然连接,R,S,.,例题3：,求：RS,R,S,关系运算举例：,S,SC,1.求选修课程号为C2课程的学号和成绩2.求选修课程号为C2课程的学号和姓名3.求选修课程号为C2或C4的学号4.求至少选修课程号为C1和C2的学号5.求不修C2课程的学号6.求选修了全部课程的学号和姓名7.求所学课包含S3所学课程的学号,1、学生信息（学号、姓名、系别、身份证号）（1）候选关键字（2）主关键字（3）主属性（4）非主属性2、选课情况（学号、课程号、成绩）（1）候选关键字（2）主关键字（3）主属性（4）非主属性（5）外部关键字3、课程信息（课程号、课程名、学分）（1）候选关键字（2）主关键字（3）主属性（4）非主属性,4、教师（教师号，教师名，所在系，职称）（1）主关键字：5：销售表（产品号，销售时间，销售数量）语义：同一种产品可以在不同时间销售多次，同一个时间可以销售不同的产品，但在同一个时