数据库原理及应用课件作者胡孔法第04章节关系数据库方法.ppt

第4章 关系数据库方法 本章主要内容 　本章将主要介绍关系数据数据库的基本概念，关系运算和关系表达式的优化问题，其中关系运算和关系表达式的优化问题是本课程的重点内容之一。关系运算是关系数据模型的理论基础。 （1）基本概念 关系形式定义，关键码（主键和外键），三类完整性规则，关系模式、关系子模式和存储模式 。 （2）关系代数 五个基本操作及其组合操作。 （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。 关系数据库方法 4.1 关系数据库的基本概念 4.2 关系代数 4.3 关系演算 4.4 关系查询优化 本章小结 4.1 关系数据库的基本概念 4.1.1　关系的形式化定义 4.1.2　关系模式、关系子模式和存储模式 4.1.3 关系模型的完整性规则 4.1.4 关系数据库模式 4.1.1 关系的形式化定义(1) 1）关系的集合表示 一个关系由若干个不同元组组成，因此，可把关系视为元组的集合。此外，关系中每个属性都有其相应的值域或简称域(Domain)。 例如，学生性别的域是｛男，女｝，学生成绩的域是0~100的整数集合。 4.1.1 关系的形式化定义(2) 【例4-1】设有二个域教师名域T＝｛胡恒，丁伟｝、课程名域C＝｛C语言，数据结构，计算机原理｝，由T和C的笛卡儿积定义为集合： T×C＝｛（胡恒，C语言），（胡恒，数据结构），（胡恒，计算机原理）， （丁伟，C语言），（丁伟，数据结构），（丁伟，计算机原理）｝ 4.1.1 关系的形式化定义(3) 如果取该笛卡儿积的这六个元素，并将它们放到一张名为T_C的二维表中， 4.1.1 关系的形式化定义(4) 定义4-1：一个在域D1,D2，…,Dn上的关系(Relation)就是笛卡儿积D1×D2×…×Dn的子集，用R(D1,D2，…,Dn)表示,　R D1×D2×…×Dn。 关系的成员为元组，即笛卡儿积的子集的元素(d1，d2，…，dn)。　 4.1.1 关系的形式化定义(5) 2）关系的一阶谓词表示 关系模型不但可以用关系代数表示，还可以用一阶谓词演算表示。 4.1.1 关系的形式化定义(6) 表4.1 职工表（实体集） 4.1.1 关系的形式化定义(7) 3）关键码和表之间的联系 在关系数据库中，关键码（简称键）是关系模型的一个重要概念。通常键由一个或几个属性组成，通常有如下几种键： (1)超键： 在一个关系中，能惟一标识元组的属性或属性集称为关系的超键。 (2)候选键： 如果一个属性集能唯一标识元组，且又不含有多余的属性，那么这个属性集称为关系的候选键。 (3)主键： 若一个关系中有多个候选键，则选其中的一个为关系的主键。用主键实现关系定义中“表中任意两行（元组）不能相同”的约束。包含在任何一个候选键中的属性称为主属性，不包含在任何键中的属性称为非主属性或非键属性。 4.1.1 关系的形式化定义(8) 表4.1 职工表（实体集） 4.1.1 关系的形式化定义(9) 4.1.2 关系模式、关系子模式和存储模式 关系模型基本上遵循数据库的三级体系结构。在关系模型中，概念模式是关系模式的集合，外模式是关系子模式的集合，内模式是存储模式的集合。 4.1.2 关系模式、关系子模式和存储模式 4.1.2 关系模式、关系子模式和存储模式 4.1.2 关系模式、关系子模式和存储模式 4.1.2 关系模式、关系子模式和存储模式 4.1.3 关系模型的完整性规则 (1) 关系模型的完整性规则是对数据的约束。关系模型提供了三类完整性规则，实体完整性规则、参照完整性规则、用户定义的完整性规则。其中实体完整性规则和参照完整性规则是关系模型必须满足的完整性的约束条件，称为关系完整性规则。 4.1.3 关系模型的完整性规则 (2) 4.1.3 关系模型的完整性规则 (3) 4.1.4 关系数据库模式(1) 一个关系数据库是多个关系的集合，这些具体关系构成了关系数据库的实例。由于每个关系都有一个模式，所以，构成该关系数据库的所有关系模式的集合构成了关系数据库模式。 4.1.4 关系数据库模式(2) 关系数据库管理系统一般向用户提供四种基本数据操纵功能： (1)数据检索 数据检索是指按照用户指定的条件查询一个关系内的数据或多个关系间的数据。 (2)数据插入 在关系内插入一些新的元