数据库系统概论课件PPT第四章(高等教育出版社第四版).ppt

第四章 关系系统及其查询优化 这一章包括两个内容，一是关系系统(关系数据库系统的简称)，二是关系系统的查询优化。第一部分讨论关系系统的定义和分类；第二部分讨论关系系统中查询优化的概念、查询优化的基本原理和技术。 第一节 关系系统 关系系统和关系模型是两个密切相关而又不同的概念。支持关系模型的数据库管理系统称为关系系统。这种说法很笼统，因为关系模型中并非每一部分都是同等重要的，所以并不苛求一个实际的关系数据库管理系统必须完全支持关系模型，也不苛求完全支持关系模型的系统才能称为关系系统。因此，可以给出一个关系系统的最小要求以及分类的定义。 一、关系系统的定义 一个系统可定义为关系系统，当且仅当它： (1)支持关系数据库(关系数据结构)。 从用户观点看，数据库由表构成，并且只有表这一种结构。 (2)支持选择、投影和(自然)连接运算，对这些运算不必要求定义任何物理存取路径。 一个系统仅支持关系数据库而没有选择、投影和连接运算功能的，不能称为关系系统。 一个系统虽然支持这三种运算，但要求定义物理存取路径，如要求用户建立索引才能按索引字段检索记录，也不能称为关系系统。 对关系系统的定义做几点解释： （1）为什么关系系统除了要支持关系数据结构外，还必须支持选择、投影、连接运算昵?因为不支持这三种关系运算的系统，用户使用仍不方便，不能提高用户的生产率，而提高用户生产率正是关系系统的主要目标之一。 (2)为什么要求这三种运算不能依赖于物理存取路径呢?因为依赖物理存取路径来实现关系运算就降低或丧失了数据的物理独立性。不依赖物理存取路径来实现关系运算就要求关系系统自动地选择路径。为此，系统要进行查询优化，以获得较好的性能。这正是关系系统实施的关键技术。 (3)要求关系系统支持这三种最主要的运算而不是关系代数的全部运算功能，是因为它们是最有用的运算功能，能解决绝大部分的实际问题。 二、关系系统的分类 有了关系系统的定义，就可以根据它来区分哪些系统是贴了“关系型”标签的非关系系统，哪些是关系系统。当前，许多产品如DB2，Oracle，Sybase，Informix，Ingres是关系系统。我国自主开发的Pbase和Easybase(中国人民大学)、Cobase(北京大学、中国人民大学与中国软件总公司)、OPENBASE(东大阿尔派)、DM2(华中理工大学)等数据库管理系统是关系系统 按照E．F．Codd的思想，可以把关系系统分类 图中的圆表示关系数据模型。每个圆分为三部分，分别表示关系模型的三个组成部分：结构S(Structure)、完整性I(Integrity)、数据操纵M(Manipulation)。图中阴影部分表示各类系统支持模型的程度。 1．表式系统:这类系统仅支持关系(即表)数据结构，不支持集合级的操作。表式系统不能算关系系统。倒排表列(Inverted List)系统就属于这一类。 2．(最小)关系系统: 在前面文中定义的关系系统，它们仅支持关系数据结构和三种关系操作。许多微机关系数据库系统如FoxBASE，FoxPro等 3．关系完备的系统: 这类系统支持关系数据结构和所有的关系代数操作(功能上与关系代数等价)。20世纪90年代初的许多关系数据库管理系统属于这一类。 4．全关系系统: 这类系统支持关系模型的所有特征。即不仅是关系上完备的而且支持数据结构中域的概念，支持实体完整性和参照完整性。目前，大多数关系系统已不同程度上接近或达到了这个目标。 *三、全关系系统的十二条基本准则 全关系型的系统应该完全地支持关系模型的所有特征，这是个原则。关系模型的奠基人E．F．Codd具体地给出了全关系型的关系系统应遵循的十二条基本准则。从实际意义上看，这十二条准则可以作为评价或购买关系型产品的标准。从理论意义上看，它是对关系数据模型的具体而又深入的论述，是从理论和实际紧密结合的高度对关系型DBMS的评述。 准则0一个关系型的DBMS必须能完全通过它的关系能力来管理数据库。 准则1信息准则。关系型DBMS的所有信息都应在逻辑一级上用一种方法即表中的值显式地表示。 准则2保证访问准则。依靠表名、主码和列名的组合，保证能以逻辑方式访问关系数据库中的每个数据项(分量值)。 准则3空值的系统化处理。全关系型的DBMS应支持空值的概念，并用系统化的方式处理空值。 准则4基于关系模型的动态的联机数据字典。数据库的描述在逻辑级上应该和普通数据采用同样的表示方式，使得授权用户可以使用查询一般数据所用的关系语言来查询数据库的描述信息。 准则5统一的数据子语言准则。一个关系系统可以具有几种语言和多种终端使用方式(如表格填空方式、命令方式等)。 准则6视图更