5.4关系模型和关系代数.ppt

5.4 关系模型和关系代数 5.4.1 关系模型 关系模型就是用二维表格结构来表示实体及实体之间联系的模型。 关系模型是各个关系的框架的集合，即关系模型是一些表格的格式，其中包括关系名、属性名、关键字等。 教师关系Ｔ 课程关系C 授课关系SC 从各个关系的框架中，我们可以很容易看出哪两个关系之间有联系。例如： 教师关系和授课关系有公共的属性“教师号”，则表明这两个关系有联系。 而课程关系和授课关系有公共的属性“课程号”，则表明这两个关系也有联系。 至于元组之间的联系，则与具体的数据有关。只有在公共属性上具有相同属性值的元组之间才有联系。 由上例可以看出，在一个关系中可以存放两类信息： 一类是描述实体本身的信息 一类是描述实体（关系）之间的联系的信息 在层次模型和网状模型中，把有联系的实体（元组）用指针链接起来，实体之间的联系是通过指针来实现的。 而关系模型则采用不同的思想，即用二维表来表示实体与实体之间的联系，这就是关系模型的本质所在。 所以，在建立关系模型时，只要把的所有的实体及其属性用关系框架来表示，同时把实体之间的关系也用关系框架来表示，就可以得到一个关系模型。 如上例中的教师—课程数据库的关系模型就是这样建立的。 5.4.2 关系的性质 尽管关系与二维表格、传统的数据文件是非常类似的，但它们之间又有重要的区别。 严格地说，关系是种规范化了的二维表中行的集合，为了使相应的数据操作简化，在关系模型中，对关系作了种种限制，关系具有如下特性： 1. 关系中不允许出现相同的元组。 2. 关系中元组的顺序（即行序）是无关紧要的 在一个关系中可以任意交换两行的次序。根据关系的这个性质，可以改变元组的顺序使其具有某种排序，然后按照顺序查询数据，可以提高查询速度。 3. 关系中属性的顺序是无关紧要的 即列的顺序可以任意交换。交换时，应连同属性名一起交换，否则将得到不同的关系。 例如：关系T1作如下交换时，无任何影响 而作如下交换时，不交换属性名，只交换属性列中的值，则得到不同的关系，如下表: 4. 同一属性名下的各个属性值必须来自同一个域：是同一类型的数据。 5. 关系中各个属性必须有不同的名字：不同的属性可来自同一个域，即它们的分量可以取自同一个域。 例如，有如下表中关系，职业与兼职是两个不同的属性，但它们取自同一个域职业＝｛教师，工人，辅导员｝。 6. 关系中每一分量必须是不可分的数据项 或者说所有属性值都是原子的，即是一个确定的值，而不是值的集合。属性值可以为空值，表示“未知”或“不可使用”，即不可“表中有表”。 满足此条件的关系称为规范化关系，否则称为非规范化关系。 例如，在表1中，籍贯含有省、市／县两项，出现了“表中有表”的现象，则为非规范化关系，而把籍贯分成省、市／县两列，将其规范化，如表2所示。 5.4.3 关系的码 一、候选码与主码 能唯一标识关系中元组的属性或属性集，则称该属性或属性集为候选码(Candidate Key)，也称候选键。如 “学生关系”中的学号能唯一标识每一个学生，则属性学号是学生关系的候选码。 在“选课关系”中，只有属性的组合“学号+课程号”才能唯一地区分每一条选课记录，则属性集“学号+课程号”是选课关系的候选键。 下面给出候选码的形式化定义： 设关系R有属性A1，A2，……An，其属性集K=（Ai，Aj，……Ak），当且仅当满足下列条件时，K被称为候选码： 1. 唯一性（Uniqueness）：关系R的任意两个不同元组，其属性集K的值是不同的。 2.最小性（Minimally）：组成关系键的属性集（Ai，Aj，……Ak）中，任一属性都不能从属性集K中删掉，否则将破坏唯一性的性质 例如：“学生关系”中的每个学生的学号是唯一的，“选课关系”中“学号+课程号” 的组合也是唯一的。对于属性集“学号+课程号” 去掉任一属性，都无法唯一标识选课记录。 如果一个关系中有多个候选码，可以从中选择一个作为查询、插入或删除元组的操作变量，被选用的候选键称为主码(Primary Key)，或称为主键、关键字。 例如，假设在学生关系中没有重名的学生，则“学号”和“姓名”都可作为学生关系的候选键。如果选定“学号”作为数据操作的依据，则“学号”为主关系键。 主码是关系模型中的一个重要概念。每个关系必需选择一个主码，选定以后，不能随意改变。每个关系必定有且仅有一个主码，因为关系的元组无重复，至少关系的所有属性的组合可作为主码。 二、主属性与非主属性 主属性（Prime Attribute）：包含在主码中的的各属性称为主属性。 非主属性（Non-Prime Attribute）：不包含在