关系模型及oracle对象关系数据库课件

第三章关系模型及oracle对象关系数据库3.1关系模型和基本概念3.2关系代数3.3oracle对象关系数据库系统第三章关系模型及oracle对象关系数据库3.1关系模1关系数据库系统是支持关系模型的数据库系统。1970年初，IBM公司的高级研究员Dr.E.F.Codd发表论文提出了关系模型，奠定了关系数据库的理论基础。Dr.E.F.Coddproposedtherelationalmodelfordatabasesystemsin1970s.Vendors:ORACLE(9i),IBM(DB2),Microsoft(ACESSandSQLServer),Foxbase(Foxpro),Sybase关系数据库系统是支持关系模型的数据库系统。2关系的定义关系（relation）:一个关系对应一张二维表元组（tuple）：表中的一行即为一个元组属性（attribute）：表中的一列为一个属性，给每个属性起一个名字即属性名（ID，NAME，PHONE，SALES-REP-ID）

关系的定义关系（relation）:一个关系对应一张二维表3主码（primarykey）:表中的某个属性组，它可以唯一确定元组。eachrowofdatainatableisuniquelyidentifiedbyaprimarykey.Itmustcontainavalue外码（foreignkey）：youcanlogicallyrelateinformationfrommultipletablesusingforeignkeys.

主码（primarykey）:表中的某个属性组，它可以唯一4关系模型关系模型由关系数据结构，关系操作和关系完整性约束三部分组成。数据结构——关系（二维表），它由行和列组成。关系操作——

常见的关系操作包括：选择select，投影project，连接join，除divide，并union，交intersection，差difference等查询query操作和增加insert，删除delete，修改update操作两大部分。完整性——关系的三类完整性约束实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性

返回关系模型关系模型由关系数据结构，关系操作和关系完整性约5关系代数Therelationalalgebra(关系代数)isthebasisofSQL.BasicStructure——Cartesianproduct(笛卡儿积)Formally,givensetsD1,D2,….DnarelationrisasubsetofD1xD2x…xDn,

Thusarelationisasetofn-tuples(a1,a2,…,an)whereeachai

Di关系代数Therelationalalgebra(关系代6例如，D1=导师集合={张清玫，刘逸}，D2=专业集合={计算机，信息}，D3=研究生集合={李勇，刘晨，王名}则D1XD2XD3={(张清玫，计算机，李勇),(张清玫，计算机，刘晨),(张清玫，计算机，王名),(张清玫，信息，李勇),(张清玫，信息，刘晨),(张清玫，信息，王名),(刘逸，计算机，李勇),(刘逸，计算机，刘晨),(刘逸，计算机，王名),(刘逸，信息，李勇),(刘逸，信息，刘晨),

(刘逸，信息，王名)

},共12个元组。笛卡儿积可对应一张二维表。ExampleofCartesianproduct例如，D1=导师集合={张清玫，刘逸}，Example7basicoperatorsSetintersection交Union并setdifference差（集合差）Cartesianproduct笛卡儿积Select选择Project投影Naturaljoin自然连接Division除Theoperatorstaketwoormorerelationsasinputsandgiveanewrelationasaresult.basicoperators8(1)SelectOperation–ExampleRelationrABCDA=B^D>5

(r)ABCD123710注：选择条件必须是针对同一元组中的相应属性值进行比较(1)SelectOperation–Example9Notation:

p(r)piscalledtheselectionpredicateDefinedas:

p(r)={t|tr

andp(t)} Wherepisaformulainpropositionalcalculusconsistingoftermsconnectedby:(and),(or),(not)

Eachtermisoneof: <attribute> op <attribute>or<constant>whereopisoneof:=,,>,.<.Exampleofselection:

branch-name=“Perryridge”(account)Notation:p(r)10(2)ProjectOperation–ExampleRelationr:ABC102030401112AC1112=AC112A,C(r)(2)ProjectOperation–Exampl11Notation:

A1,A2,…,Ak(r) whereA1,A2areattributenamesandrisarelationname.TheresultisdefinedastherelationofkcolumnsobtainedbyerasingthecolumnsthatarenotlistedDuplicaterowsremovedfromresult,sincerelationsaresetsE.g.Toeliminatethebranch-nameattributeofaccount

account-number,balance(account)

Notation:

A1,A2,…,Ak(r)12(3)UnionOperation–ExampleRelationsr,s:rs:AB121AB23rsAB1213(3)UnionOperation–ExampleR13Notation:r

sDefinedas:

r

s={t|trorts}Forr

stobevalid：

1.r,

smusthavethesamearity(等目,同元,samenumberofattributes) 2.Theattributedomainsmustbecompatible(e.g.,2ndcolumn

ofrdealswiththesametypeofvaluesasdoesthe2nd

columnofs)E.g.tofindallcustomerswitheitheranaccountoraloan

customer-name(depositor)customer-name(borrower)Notation:rs14（4）SetDifferenceOperation–ExampleRelationsr,s:r–s:AB121AB23rsAB11（4）SetDifferenceOperation–15Notationr–sDefinedas:

r–s={t|t

r

andts}

Setdifferencesmustbetakenbetweencompatiblerelations.randsmusthavethesamearityattributedomainsofrandsmustbecompatibleNotationr–s16（5）Cartesian-ProductOperation-Example（广义笛卡儿积）Relationsr,s:rx

s:AB12AB11112222CD1010201010102010EaabbaabbCD10102010Eaabbrs（5）Cartesian-ProductOperation17(6)Set-IntersectionOperationNotation:r

sDefinedas:r

s={t|t

r

and

t

s}Assume:r,shavethesamearity

attributesofrandsarecompatibleNote:r

s=r-(r-s)(6)Set-IntersectionOperation18Set-IntersectionOperation-ExampleRelationr,s:rsAB121AB23rsAB

2Set-IntersectionOperation-E19Notation:rs(7)Natural-JoinOperationLetrandsberelationsonschemasRandSrespectively.

Then,rsisarelationonschemaR

Sobtainedasfollows:Considereachpairoftuplestrfromrandtsfroms.IftrandtshavethesamevalueoneachoftheattributesinR

S,addatuplettotheresult,wherethasthesamevalueastronrthasthesamevalueastsonsExample:R=(A,B,C,D)S=(E,B,D)Resultschema=(A,B,C,D,E)r

sisdefinedas:

r.A,r.B,r.C,r.D,s.E(r.B=s.Br.D=s.D(rxs))Notation:rs(7)Natu20NaturalJoinOperation–ExampleRelationsr,s:AB12412CDaababB13123DaaabbErAB11112CDaaaabEsrs注：(1)r,s必须含有共同属性(名,域对应相同),(2)连接二个关系中同名属性值相等的元组(3)结果属性是二者属性集的并集，但消去重名属性。NaturalJoinOperation–Examp21Thetajoin:rs=(rxs)

isthepredicateonattributesintheschema.ThetaJoinistheextensiontotheNatureJoin.Thetajoin:rs=(rxs22(8)DivisionOperationSuitedtoqueriesthatincludethephrase“forall”.LetrandsberelationsonschemasRandSrespectivelywhereR=(A1,…,Am,B1,…,Bn)S=(B1,…,Bn)TheresultofrsisarelationonschemaR–S=(A1,…,Am)

rs={t|tR-S(r)us(tur)}注：商来自于R-S(r)，并且其元组t与s的拼接被r覆盖。

rs

(8)DivisionOperationSuitedt23DivisionOperation–ExampleRelationsr,s:r

s:AB12AB12311134612rs返回DivisionOperation–ExampleRe24Oracle体系结构

(1)物理结构

datafilesredologfilescontrolfilesparameterfile

数据文件日志文件控制文件参数文件

datafilesredologfilescontrolfileparameteriles*.dbf*.logInitoraid.ora*.ctlOracle体系结构

(1)物理结构

data25关系模型及oracle对象关系数据库课件26(2)内存结构(SGA)

占OS内存的60-70%，大小可由参数文件内参数计算

sharedpool(共享池)，databasebuffercache(数据缓冲区),

redologbuffer(重做日志缓冲区)(如以下图所示)

SGA=share_pool_size+db_block_size*db_block_buffers+log_buffers(2)内存结构(SGA)

占OS内存的60-70%，大小27shared_pooldatabase_buffer_cacheredo_logbuffershared_pooldatabase_buffer_cac28SGAbackgroundprocess(3)instance=SGA+backgroundprocess

实例=内存分配+一组后台进程

如果把Oracle比作一部汽车，instance相当于汽车的发动机一样,启动oracle前提应先启动instance.SGAbackground(3)instance=SGA29(4)session(连接)

Oracle是多用户、多任务、可分布式管理的数据库，同时可有许多个用户对数据库操作。oracleuseruserusersession(4)session(连接)

Oracle是多30(5)transaction(一组修改动作的集合)交易事务

Eg:

1、

insertDDL(数据定义语句)

delete例如：create,alter,drop,conmit等

commit每两个DDL语句间是一个transaction

2、

updateDML(数据控制语句)

rollback例如：Insert,Delete,Update

(5)transaction(一组修改动作的集合)交易31(6)后台进程PMON，LCLN，RECO，SMON，DBWR，LGWR，CKPT，ARCH

PMON做程序的清洁工作，处理一些不正常退出的事件．

SMON做系统的清洁工作，执行系统出错后自动恢复工作．

LCKNOracle系统表级或行级加锁的进程.

RECO恢复进程．

DBWR数据写进程

LGWR日志文件写的进程

CKPT检测点

ARCH归档方式备份进程

(6)后台进程PMON，LCLN，RECO，SMON，D32

(7)分析一个SQL语句是怎样在Oracle内部工作的。A、用户发出SQL请求，打开游标；B、把SQL语句语法分析，执行计划，数据字典等信息存入内存中共享池内；C、从数据文件中把相关数据块读入数据缓冲区；D、做相应操作，若做修改，先加上行级锁，经确认后，把改过前后记录内容存入重做日志缓冲区内；E、返回结果给用户，关闭游标。备注：SQL语句大小写敏感的，同样的一个语句，若大小写不同，oracle需分析执行两次，每句后必以“；”结束。

(7)分析一个SQL语句是怎样在Oracle内部工作的。33返回返回34第三章关系模型及oracle对象关系数据库3.1关系模型和基本概念3.2关系代数3.3oracle对象关系数据库系统第三章关系模型及oracle对象关系数据库3.1关系模35关系数据库系统是支持关系模型的数据库系统。1970年初，IBM公司的高级研究员Dr.E.F.Codd发表论文提出了关系模型，奠定了关系数据库的理论基础。Dr.E.F.Coddproposedtherelationalmodelfordatabasesystemsin1970s.Vendors:ORACLE(9i),IBM(DB2),Microsoft(ACESSandSQLServer),Foxbase(Foxpro),Sybase关系数据库系统是支持关系模型的数据库系统。36关系的定义关系（relation）:一个关系对应一张二维表元组（tuple）：表中的一行即为一个元组属性（attribute）：表中的一列为一个属性，给每个属性起一个名字即属性名（ID，NAME，PHONE，SALES-REP-ID）

关系的定义关系（relation）:一个关系对应一张二维表37主码（primarykey）:表中的某个属性组，它可以唯一确定元组。eachrowofdatainatableisuniquelyidentifiedbyaprimarykey.Itmustcontainavalue外码（foreignkey）：youcanlogicallyrelateinformationfrommultipletablesusingforeignkeys.

主码（primarykey）:表中的某个属性组，它可以唯一38关系模型关系模型由关系数据结构，关系操作和关系完整性约束三部分组成。数据结构——关系（二维表），它由行和列组成。关系操作——

常见的关系操作包括：选择select，投影project，连接join，除divide，并union，交intersection，差difference等查询query操作和增加insert，删除delete，修改update操作两大部分。完整性——关系的三类完整性约束实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性

返回关系模型关系模型由关系数据结构，关系操作和关系完整性约39关系代数Therelationalalgebra(关系代数)isthebasisofSQL.BasicStructure——Cartesianproduct(笛卡儿积)Formally,givensetsD1,D2,….DnarelationrisasubsetofD1xD2x…xDn,

Thusarelationisasetofn-tuples(a1,a2,…,an)whereeachai

Di关系代数Therelationalalgebra(关系代40例如，D1=导师集合={张清玫，刘逸}，D2=专业集合={计算机，信息}，D3=研究生集合={李勇，刘晨，王名}则D1XD2XD3={(张清玫，计算机，李勇),(张清玫，计算机，刘晨),(张清玫，计算机，王名),(张清玫，信息，李勇),(张清玫，信息，刘晨),(张清玫，信息，王名),(刘逸，计算机，李勇),(刘逸，计算机，刘晨),(刘逸，计算机，王名),(刘逸，信息，李勇),(刘逸，信息，刘晨),

(刘逸，信息，王名)

},共12个元组。笛卡儿积可对应一张二维表。ExampleofCartesianproduct例如，D1=导师集合={张清玫，刘逸}，Example41basicoperatorsSetintersection交Union并setdifference差（集合差）Cartesianproduct笛卡儿积Select选择Project投影Naturaljoin自然连接Division除Theoperatorstaketwoormorerelationsasinputsandgiveanewrelationasaresult.basicoperators42(1)SelectOperation–ExampleRelationrABCDA=B^D>5

(r)ABCD123710注：选择条件必须是针对同一元组中的相应属性值进行比较(1)SelectOperation–Example43Notation:

p(r)piscalledtheselectionpredicateDefinedas:

p(r)={t|tr

andp(t)} Wherepisaformulainpropositionalcalculusconsistingoftermsconnectedby:(and),(or),(not)

Eachtermisoneof: <attribute> op <attribute>or<constant>whereopisoneof:=,,>,.<.Exampleofselection:

branch-name=“Perryridge”(account)Notation:p(r)44(2)ProjectOperation–ExampleRelationr:ABC102030401112AC1112=AC112A,C(r)(2)ProjectOperation–Exampl45Notation:

A1,A2,…,Ak(r) whereA1,A2areattributenamesandrisarelationname.TheresultisdefinedastherelationofkcolumnsobtainedbyerasingthecolumnsthatarenotlistedDuplicaterowsremovedfromresult,sincerelationsaresetsE.g.Toeliminatethebranch-nameattributeofaccount

account-number,balance(account)

Notation:

A1,A2,…,Ak(r)46(3)UnionOperation–ExampleRelationsr,s:rs:AB121AB23rsAB1213(3)UnionOperation–ExampleR47Notation:r

sDefinedas:

r

s={t|trorts}Forr

stobevalid：

1.r,

smusthavethesamearity(等目,同元,samenumberofattributes) 2.Theattributedomainsmustbecompatible(e.g.,2ndcolumn

ofrdealswiththesametypeofvaluesasdoesthe2nd

columnofs)E.g.tofindallcustomerswitheitheranaccountoraloan

customer-name(depositor)customer-name(borrower)Notation:rs48（4）SetDifferenceOperation–ExampleRelationsr,s:r–s:AB121AB23rsAB11（4）SetDifferenceOperation–49Notationr–sDefinedas:

r–s={t|t

r

andts}

Setdifferencesmustbetakenbetweencompatiblerelations.randsmusthavethesamearityattributedomainsofrandsmustbecompatibleNotationr–s50（5）Cartesian-ProductOperation-Example（广义笛卡儿积）Relationsr,s:rx

s:AB12AB11112222CD1010201010102010EaabbaabbCD10102010Eaabbrs（5）Cartesian-ProductOperation51(6)Set-IntersectionOperationNotation:r

sDefinedas:r

s={t|t

r

and

t

s}Assume:r,shavethesamearity

attributesofrandsarecompatibleNote:r

s=r-(r-s)(6)Set-IntersectionOperation52Set-IntersectionOperation-ExampleRelationr,s:rsAB121AB23rsAB

2Set-IntersectionOperation-E53Notation:rs(7)Natural-JoinOperationLetrandsberelationsonschemasRandSrespectively.

Then,rsisarelationonschemaR

Sobtainedasfollows:Considereachpairoftuplestrfromrandtsfroms.IftrandtshavethesamevalueoneachoftheattributesinR

S,addatuplettotheresult,wherethasthesamevalueastronrthasthesamevalueastsonsExample:R=(A,B,C,D)S=(E,B,D)Resultschema=(A,B,C,D,E)r

sisdefinedas:

r.A,r.B,r.C,r.D,s.E(r.B=s.Br.D=s.D(rxs))Notation:rs(7)Natu54NaturalJoinOperation–ExampleRelationsr,s:AB12412CDaababB13123DaaabbErAB11112CDaaaabEsrs注：(1)r,s必须含有共同属性(名,域对应相同),(2)连接二个关系中同名属性值相等的元组(3)结果属性是二者属性集的并集，但消去重名属性。NaturalJoinOperation–Examp55Thetajoin:rs=(rxs)

isthepredicateonattributesintheschema.ThetaJoinistheextensiontotheNatureJoin.Thetajoin:rs=(rxs56(8)DivisionOperationSuitedtoqueriesthatincludethephrase“forall”.LetrandsberelationsonschemasRandSrespectivelywhereR=(A1,…,Am,B1,…,Bn)S=(B1,…,Bn)TheresultofrsisarelationonschemaR–S=(A1,…,Am)

rs={t|tR-S(r)us(tur)}注：商来自于R-S(r)，并且其元组t与s的拼接被r覆盖。

rs

(8)DivisionOperationSuitedt57DivisionOperation–ExampleRelationsr,s:r

s:AB12AB12311134612rs返回DivisionOperation–ExampleRe58Oracle体系结构

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