第2章 关系数据库

1、数据库技术及应用,Database Technology and Application,东北师范大学,第 2 章 关系数据库,本章重点： 概念模型 数据描述 关系模型 关系规范化 关系代数 计算思维漫谈二：抽象与规约,2.1 数据描述,数据的转换过程可分为三个数据范畴：现实世界、信息世界和计算机世界。 如图所示。,2.1 数据描述,1.现实世界 现实世界是指客观存在的事物及其相互间的联系。 2.信息世界 信息世界是人们对客观存在的事物及其相互间的联系的反映。 3.计算机世界 计算机世界是信息世界的数据化。,2.2.1 概述模型相关术语 2.2.2 实体-联系类型 2.2.3 实体-联系图,2

2、.2 概念模型,2.2.1 概述模型相关术语,1.实体(Entity) 实体(Entity)是客观存在并相互区别的事物。 2.属性(Attribute) 属性是用于描述实体特征与性质的。 3.码(Key) 如果某个属性、或属性集的值能够唯一地标识出实体集中的某一个实体。,2.2.1 概述模型相关术语,4.域（Domain） 域是属性的取值范围。 5.实体型(Entity Type) 实体型是用实体名和属性名称集来描述同类实体的。 6.实体集(Entity Set) 实体集是若干个同类实体信息的集合。 7.联系(Relationship) 联系是两个或两个以上的实体集间的关联关系。,2.2.2

3、实体-联系类型,1.一对一联系（1:1） 设有实体集A与实体集B，如果A中的1个实体，至多与B中的1个实体关联，反过来，B中的1个实体至多与A中的1个实体关联，称实体集A与实体集B是一对一联系类型。记作（1:1）。,2.2.2 实体-联系类型,2.一对多联系（1:n） 设有实体集A与实体集B，如果A中的1个实体，与B中的n个实体关联（n0），反过来，B中的1个实体至多与A中的1个实体关联，称实体集A与实体集B是一对多联系类型。记作（1:n）。,2.2.2 实体-联系类型,3.多对多联系（m:n） 设有实体集A与实体集B，如果A中的1个实体，与B中的n个实体关联（n0） ，反过来，B中的1个实体

4、，与A中的m个实体关联（m0），称实体集A与实体集B是多对多联系类型。记作（m:n）。,2.2.3 实体-联系图,用“矩形”表示实体型。 用“椭圆形”表示实体型属性。 用“菱形”表示联系。,2.3.1 数据模型组成 2.3.2 关系模型相关术语 2.3.3 关系的操作 2.3.4 关系的完整性 2.3.5 关系数据库的特性,2.3 关系模型,2.3.1 数据模型组成,1.层次模型（Hierarchical Model） 2.网状模型（Network Model） 3.关系模型（Relational Model） 4.面向对象模型(Object Oriented Model),2.3.2 关系模

5、型相关术语,1.关系 数据结构是用来描述现实系统中数据的静态特性的，它不仅要描述客观存在的实体本身，还要描述实体间的联系。 2.分量(Component) 元组中的一个属性值称为分量。在一个关系中，每一个数据都可看成独立的分量。,2.3.2 关系模型相关术语,3.元组(Tuple) 在一个关系中，每一横行称为一个元组。 4.属性(Attribute) 在一个关系中，每一竖列称为一个属性。,2.3.2 关系模型相关术语,5.码（Key） 码（键）是能够标识唯一元组。 6.关系模式（Schema） 在一个关系中，有一个关系名，同时每个属性都有一个属性名。,2.3.2 关系模型相关术语,7.关系模型

6、特性 每一列中的分量是同一类型的数据。 不同的列可出自同一个域。 列的顺序无所谓。 任意两个元组不能完全相同。 行的顺序无所谓 分量必须取原子值。 8.关系模式与关系 关系模式是对关系的描述。,2.3.3 关系的操作,数据操作用于描述数据的动态特性。 关系模型的数据操作 查询 插入 删除 修改,2.3.4 关系的完整性,3种关系完整性约束： 实体完整性：（ Entity Integrity）； 参照完整性（Reference Integrity）； 用户自定义完整性（User-Defined Integrity）。,2.3.5 关系数据库的特性,（1）一个关系数据库是由若干满足关系模型，且彼此

7、关联的关系组成； （2）关系数据库要以面向系统的思想组织数据，使数据具有最小的冗余度。,2.3.5 关系数据库的特性,（3）关系数据库具有高度的数据和程序的独立性。 （4）关系数据库中数据具有共享性。 （5）关系数据库允许多个用户同时访问。,2.4.1 冗余与异常 2.4.2 函数依赖 2.4.3 规范化原则 2.4.4 模式分解,2.4 关系规范化,2.4.1 冗余与异常,如果一个关系没有经过规范化，可能会出现： 数据冗余大 数据更新不一致 数据插入异常 删除异常,2.4.2 函数依赖,函数依赖（Function Dependency）是关系规范化的主要概念，是描述了属性之间的一种联系。,2

8、.4.2 函数依赖,定义2.1：设R(U)是一个属性集U上的关系模式，X和Y是U的子集。对于R(U)的任意一个可能的关系r，若有r的任意两个元组，在X上的属性值相同，则在Y上的属性值也一定相同，则称“X函数确定Y”或“Y函数依赖于X”，记作XY。,2.4.2 函数依赖,2.4.2 函数依赖,2.4.3 规范化原则,(1)第一范式：如果一个关系模式R(U)的所有属性都是不可再分的基本数据项，则称R(U)为第一范式，即R(U)1NF。,2.4.3 规范化原则,(2)第二范式：若R(U)1NF，且每一个非主属性完全函数依赖于某个候选键，称R(U)为第二范式，即R(U)2NF。,2.4.3 规范化原则

9、,(3)第三范式：设关系模式R(U)2NF，且每一个非主属性不传递函数依赖于R(U)的候选键，则称R(U)为第三范式，即R(U)3NF。,2.4.4 模式分解,对关系模式进行分解，要符合“无损连接”和“保持依赖”的原则，使分解后的关系不能破坏原来的函数依赖，保证分解后的所有关系模式中的函数依赖要反映分解前所有的函数依赖。,2.5.1 并运算 2.5.2 差运算 2.5.3 交运算 2.5.4 笛卡尔积运算 2.5.5 投影运算 2.5.6 选择运算 2.5.7 连接运算 2.5.8 除运算,2.5 关系代数,2.5.1 并运算,两个已知关系R和S的并将产生一个包含R、S中所有不同元组的新关系。

10、 记作：RS。,2.5.1 并运算,2.5.2 差运算,两个已知关系R和S的差，是所有属于R但不属于S的元组组成的新关系。 记作：R-S。,2.5.2 差运算,2.5.3 交运算,两个已知关系R和S的交，是属于R而且也属于S的元组组成的新关系。 记作：RS。,2.5.3 交运算,2.5.4 笛卡尔积运算,两个已知关系R和S的笛卡尔积，是R中每个元组与S中每个元组连接组成的新关系。 记作：RS。,2.5.5 投影运算,投影是选择关系R中的若干属性组成新的关系，并去掉了重复元组，是对关系的属性进行筛选。 记作A(R) = tA | t R ,2.5.5 投影运算,2.5.6 选择运算,选择是根据给定的条件选择关系R中的若干元组组成新的关