第3章关系数据模型及语言

1、第三章关系数据模型和语言、关系型数据库是基于关系模型的数据库。 特点：基于严格数学理论的关系模型可以用于简单、清晰的数据独立性强的数据库语言非流程化知识库、数据库机器、分布式数据库、并行数据库等领域。 3.1在关系模型1、关系概念1、关系和文件(比较)关系模型中，数据以二次元表的形式存在，该二次元表称为“关系”。 学生关系、课程关系、学习关系：等等，这些个的表在文件组织中被称为文件。术语与：相比，具有关系的特性： (1)每一列具有不同的名称，但每一列属于同一类型的结构域值；不同的列可以从同一结构域创建；(2)任意两行都不相同；(3)每一数据项必须是不可再分割的数据单位(5)唯一标识具有主牛鼻子

2、字的每个元组的2、关系的集合论定义1 (关系信息帧工作) :关系信息帧工作r是表示关系的所有属性A1、A2、Ak的有限集合，而与列的顺序无关。 每个属性a-j对应于值域di=d (a-j ) (j=1，2，2，k )，并且值域(简单称为结构域)可以是任何非空有限集合或整数无限集合。 定义2 (关系) :关系信息帧工作r上的一个关系rR被称为关系rR的元数，k是由对应于属性aj (j=1，2，k )的结构域d(Aj )构成的笛卡儿积空间d(r)=d(a1)d(a2)，d中的任意点是关系rR的元数关系rR简称为r。 属性aj (j=1，2，k )也被称为分量或坐标，并且r也被称为积空间d(R )的

3、坐标系。 k元关系r的一个元组t具有k个分量，其中t=。 若在t指示任意一个关系r的元组，则将t称为r的元组变量。 用集合符号表示： r=Dd(R) r=tt D，例如有关系信息帧FAMILY(MAN，WOMAN，CHILD )，其中d(A1)=MAN=王平，由李构成的笛卡儿积空间是： d(FMAILY)=d(A1)d(A2) d(A3) 因为从中取一个子定径套得到关系，所以值域为无限集合时，笛子卡尔积空间计算机只能存储有限的关系。 3、在一些码字超级码字(Super key )关系rR中，若属性集合XR具有“对r的任意两个元组t，u有tXuX”的性质，则x称为r的超级牛鼻子字。 超级牛鼻子字

4、唯一地标识每个元组。 例如，如果某个属性集合是超级牛鼻子，则删除某个属性后，不是超级牛鼻子，而是将这样的属性集合称为候选关键字。 例如，学号、学号、课程号、推论：关候选关键字字的属性集合不包含多才多艺的属性值，但属性定径套内的各属性不能唯一识别元组。 候选关键字字必定是超级牛鼻子字，相反不一定成立。 在合成码字(Composite key )某个码字包含多个属性的情况下，将该候选关键字字称为合成牛鼻子字。 如果“主关牛鼻子帧”(Primary key )是关系组织物理文件，则通常选择候选关键字作为要在其中插入、删除和搜索元组的操纵变量。 所选择的候选牛鼻子字称为主牛鼻子字。 主牛鼻子字中不包含

5、的属性称为次牛鼻子字或牛鼻子字。 如果外关键字关系r1的某个(一部分)属性A1不是r1的码字而是另一个关系r2的码字，则将其称为r1的外关键字。 复合牛鼻子字和外关键字提供了一种表示两个关系相互关联的方法。 4、关系模式是关系的记述。 它表示对象的静态结构，由称为关系信息帧的二维表信息帧表示。 那么，关系具体需要说明哪些方面呢？ (1)由什么样的属性构成？ 从哪个结构域获取这些个属性？ 和属性与结构域之间的图像关系。(2)同一关系模式可以对应于某些不同的关系，其中关系的值是动态改变的，但是这种改变必须满足完全性约束(通过向属性限定值的范围，或者由属性之间的相互关系来反映)。 因此，一个关系模式

6、是五组r(R，d，d，f )。 当然，关系模式是类型，关系是其值。关系模型是静态的、稳定的，但关系是动态的、随时变化的。 5 .关系模型的关系模型是所有的关系模型、属性名和牛鼻子词的集合，即几个关系信息帧词的集合。 一个关系模型描述多个实体及其相互关系。 6、关系数据库对应于一个关系模型的所有关系的集合，被称为关系数据库。 实际上，在关系数据库中也是类型和值的差：关系数据库的类型被称为关系数据库牛鼻子，是关系数据库的描述，并且在结构域的定义和这些个的结构域中定义的若干个关系数据库的值是可替换的二、关系模型的完全性规则(约束)为了保持数据库内的数据与现实世界的一致性，关系数据库在定义和操作时遵循

7、4种完全性规则。 1 .结构域完全性约束条件规定属性值必须来自值结构域的属性是否为null取决于语义。 2 .实体完整性限制规定：构成主牛鼻子字的属性不能具有null值。 否则，就无法识别元组。 这主要考虑到了关系内部的制约。 3 .引用完全性约束考虑不同关系之间的约束。 规定：不允许参照本关系中不存在的元组。 4 .用户定义的完全性约束因为此规则是用户对特定关系型数据库的约束，所以是一个特殊的约束，由应用环境决定。 反映了某个特定应用程序的数据应满足的语义要求。 3.2关系运算、一、关系代数三种运算符(、) 1传统集合运算并： r1R2=t t r1tr2，结果是r1r、r2R的同类关系差：

8、 r1-r2=ttrrr 2.专业的关系运算选择： F(r)=t t rF(t)=“真”(f是选择条件，逻辑表达式AjC或AjC 因为对于除了心理投射节： A(r)=uu=tAtrR AR连接() 自然连接：r、s=、tt=u、urvsuAik=vBjk=vS、以及rs=u以外的所有元组vs都存在相同的元组tr，所以只有tQ=u、tS=v半连接rs=u的群组代数运算关系信息帧工作可能是r，无限关系。因为补充有限关系有可能是无限关系，所以包含补充运算的关系代数称为非圆关系代数。 的双曲馀弦值。 属性的值域通常是任意的“非空有限集合”，但也行政许可“可数的无限集合”。 当值域是无限集合时，d(R

9、)笛卡尔积空间也是无限集合，其中的子定径套可以是有限集合或无限集合，并且对应于有限关系和无限关系。 您的计算机只能保存有限的关系。3 .关系代数运算的例子，关系代数运算关系的5种基本运算：并u，差，积，心理投射，选择，关系的4种非基本运算：交，连结，除，圆补， 示例给出三个关系模式有三个具体关系：选项：学科编号、成绩和必修课：学科编号、科目名称、S1 C1 A C1 C、习语言编号、S1 C2 B C3、数据结构、s1c3bs2c1as2c3bs3c3b选项：学科编号、科目名称、S4 C1 A C2、软件工程师环S4 C2 A S5 C2 B S5 C3 B S5 C1 A，要求：选择科目必修

10、科目选择科目，2 )关系代数查询显示(学号、授课编号)(选择科目)必修科目，例如学生选择科目库的关系模式是学生(学号、姓名、性别、年龄、所属系，修过课程编号C3的课程的学生的学号和姓名， 没有选择课程编号“C2”的学生的课程编号，选择课程编号“C1”或“C2”的学生的学号。 二、关系运算以谓词为自变量来表现查询的要求和条件，1、元组运算是把元组变量作为谓词自变量对象的关系运算。 在元组运算中，用运算式： t | (t )表示关系。 其中，(t )是式(由原子式和算符组成)，t是其中唯一的自由元组变量。 或者，提交或者提交。 其中t和u是元组变量，算术比较运算符，c是常数。 ti和uj分别表示元

11、组t的第I个分量和元组u的第j个分量。 1)3种原子公式r(t): r是关系名，t是元组变量。 r(t )表示“t是关系r的组”。 因此，关系可以用元组运算式t| r(t )表示。 2 )设全称量子()和存在量词()为公式，t为中的组变量时，(t ) ()、(t ) ()都是公式。 (t):“针对任何t”或“针对所有t”。 (t)():“对于所有t为真时，(t ) ()为真，否则为假”。 (t)() (t1)(t2) (tk )、(t):“存在这样的t”或“至少存在这样的t”。 当(t)():个t将(t ) ()设为真时，(t ) ()为真，否则为假”。 (t)() (t1) (t2) (tk

12、 )，3 )式中的运算符运算优先顺序前括号； 算术比较运算符量词(，)； 逻辑运算符(、)、元组关系运算表达式：是通过经有限算术比较、逻辑运算、和量词运算形成其原子表达式的复合表达式。 例如，获得1 a 1、7f8、9e9、0c5、3a5、4c4、2 b 0和： r1=t r(t) s(t )。 r 2等于t 2等于a。 r 3等于t1u3t2b。 r4=t(u)(r(u) t1=u3 t2=u1)。 2、以结构域运算结构域变量(元组变量的成分)为谓语自变量的关系运算。 结构域运算表达式是： t1t2tk | (t1、t2、tk )其中t1、t2、tk是元组变量t的各个分量，是结构域运算公式。

13、 (1)三种原子式r (t1t2tk ) :“以t1、t2、tk为成分的组处于关系r”TIC或C ti ti uj，2 )将全对称量子()和存在量词()设为(t1，t2)的(ti):“对于元组t中的任意成分ti”或“全(ti ) () :“对于所有分量ti为真时，(ti ) ()为真，否则为假”。 (ti ) :“元组中存在这样的成分ti”或“元组中至少存在这样的成分ti”。 (ti ) () :“一个ti为真，(ti ) ()为真，否则为假”。 式(3)中的算符运算优先顺序是括在括号内的算术比较算符量词(，)； 逻辑运算符(、)、结构域关系运算式：是其原子式经过有限次算术比较运算、逻辑运算、

14、量词运算而形成的复合式。举例来说，5b6、5d3、2c4、4a6、1c8、2 a d、5 b e、4 c f、r1=xyzr(xyz )求出(z5) r2=xyz r(xyz) s(xyz) x=5 z6。 r3=vyx z u rxyz w(uvt) zu，三、关系运算的安全制约1 .在问题由来的关系代数中：只靠关系代数是不会产生无限关系的。 使用非圆关系代数的话有无限发生关系的可能性。 正在关系运算：运算式的值可能是无限关系。 例如，t rt表示不在关系r中的所有元组的集合。 运算中可能出现无限次的代入运算。/u判定为假吗？ 必须验证u变量的所有可能值，只有在一个u不为真时才能得出结论。

15、如果u的可能值无限多，则验证过程是无限的。 你确定u是真的吗？ 必须验证所有可能的u，所有的u成为真才成立。 2 .安全团的确定订正机不允许上述两种情况。 由于存储空间有限，无法保持无限的关系无法无限延长运算时间，无法及时得到准确的结果。 因此，选择安全圆作为关系运算，求其表现式的值的运算只能在安全圆的范围内进行。 例如，安全团d ()的确定：2) E2=t s t t2=d d=Ds Es Fs有48个元组。 3)E3=x1x2 x3 s x1x2x3x3g d的合并48个元组。 将四、三种关系运算的等价表示，学生关系XS :课程关系KC :学习关系XX :2，6，7 (书籍=上海(XS XX )，2，9，XS XX课程)2)关系代数式转换为等价元组(结构域)运算式。 1 .在相关代数式中写出下列句子的意思：1)找到所有男生的学号和年龄2 )找到年龄22，出生地在上海的所有男生的姓名、课程编号、成绩3 )找到正在学习“陈志健所学的全部课程”的所有学生的学号、