第02章关模型和关系运算理论.pptVIP

第2章 关系模型和关系运算理论 本章重要概念（一） （1）基本概念 关系模型，关键码（主键和外键），关系的定义和性质，三类完整性规则，过程性语言与非过程性语言。 （2）关系代数 五个基本操作，四个组合操作，七个扩充操作。 本章重要概念（二） （3）关系演算 元组关系演算和域关系演算的原子公式、公式的定义。关系演算的安全性和等价性。 （4）关系代数表达式的优化 关系代数表达式的等价及等价转换规则，启化式优化算法。 （5）关系逻辑 谓词、原子、规则和查询，规则的安全性，用规则模拟关系代数表达式。 本章概要 本章先介绍关系模型的基本概念；然后介绍关系运算的三种理论：关系代数、关系演算和关系逻辑。 2.1 关系模型的基本概念 系统而严格地提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.Codd 1970年提出关系数据模型 E.F.Codd, “A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks”, 《Communication of the ACM》,1970 之后，提出了关系代数和关系演算的概念 1972年提出了关系的第一、第二、第三范式 1974年提出了关系的BC范式 2.1 关系模型的基本概念 关系模型建立在集合代数的基础上 关系数据库应用数学方法来处理数据库中的数据 关系数据库系统 是支持关系模型的数据库系统 80年代后，关系数据库系统成为最重要、最流行的数据库系统 2.1 关系模型的基本概念 典型实验系统 System R University INGRES 典型商用系统 ORACLE SYBASE INFORMIX DB2 INGRES 基本术语(1) 定义2.1 用二维表格表示实体集，用关键码表示实体之间联系的数据模型称为关系模型（relational Model）。 基本术语(2) 在关系模型中，字段称为属性，字段值称为属性值，记录类型称为关系模式。在图2.2中，关系模式名是R。记录称为元组（tuple），元组的集合称为关系（relation）或实例（instance）。一般用大写字母A、B、C、… 表示单个属性，用大写字母 …、X、Y、Z表示属性集，用小写字母表示属性值，有时也习惯称呼关系为表或表格，元组为行(row)，属性为列(column)。 关系中属性个数称为“元数”（arity），元组个数为“基数”(cardinality)。 基本术语(3) 关系元数为5，基数为4 基本术语(4) 关键码(key,简称键)由一个或多个属性组成。在实际使用中，有下列几种键。 （1）超键（super Key）：在关系中能唯一标识元组的属性集称为关系模式的超键。 （2）候选键（candidate Key）：不含有多余属性的超键称为候选键。 在最简单的情况下，候选码只包含一个属性。 （3）主键(primary Key)：用户选作元组标识的候选键称为主键。 一般如不加说明，键是指主键。 基本术语(4)（续） （4）全键(All key)：在最极端的情况下，关系模式的所有属性组是这个关系模式的候选键，称为全键（All-key） 例：朋友关系 基本术语(4)（续） 例：在图2.1中，（工号，姓名）是模式的一个超键，但不是候选键，而（工号）是候选键。在实际使用中，如果选择（工号）作为删除或查找元组的标志，那么称（工号）是主键。 （5）外键（foreign Key）：如果模式R中属性K是其他模式的主键，那么K在模式R中称为外键。 例： S（S#，SNAME，AGE，SEX） SC（S#，C#，GRADE） 在关系S中S#为主键，在关系SC中S#为外键。 基本术语(5) 关系中每一个属性都有一个取值范围，称为属性的值域。属性A的取值范围用DOM（A）表示。 关系的定义和性质 定义2.2 关系是一个具有相同属性的元组的集合。 在关系模型中，对关系作了下列规范性限制： （1）关系中每一个属性值都是不可分解的； （2）关系中不允许出现重复元组（即不允许出现相同的元组）； （3）由于关系是一个集合，因此不考虑元组间的顺序，即没有行序； （4）元组中的属性在理论上也是无序的，但使用时按习惯考虑列的顺序。 关系模型的3类完整性规则(1) 实体完整性规则（entity integrity rule） 要求关系中元组在组成主键的属性上不能有空值。如果出现空值，那么主键值就起不了惟一标织元组的作用。 关系模型的3类完整性规则 (2) 参照完整性规则（reference integrity rule） 定义2.3 参照完整性规则的形式定义如下： 如果属性集K是关系模式R1的主键，K