大学讲义第3章 关系数据库.ppt

第3章 关系数据库 3.1 关系数据结构及形式化定义 3.1.1 关系 3.1.2 关系模式 3.1.3 关系数据库 3.2 关系操作 3.2.1 基本的关系操作 3.2.2 关系数据语言的分类 3.3 关系的完整性 3.3.1 关系的三类完整性约束 3.3.2 实体完整性 3.3.3 参照完整性 3.3.4 用户定义的完整性 3.4 关系代数 3.4.1 传统的集合运算 3.4.2 专门的关系运算 3.1 关系数据结构及形式化定义 3.1.1 关系 1. 关系的形式化定义 (1) 域（Domain）的定义 域是一组具有相同数据类型的值的集合。 例如，整数、实数、长度小于25字节的字符串集合等。 (2) 笛卡儿积（Cartesian Product）的定义 给定一组域D1, D2 , …, Dn , 域D1, D2 , …, Dn的笛卡儿积为： D1×D2 × …× Dn ＝{(d1,d2,…dn)|di∈ Di , i=1,2,…n}。 其中每个元素(d1,d2,…dn)叫做一个n元组(n-Tuple)或简称元组(Tuple)。元素中的每一个值di叫做一个分量(Component)。 这些域中可以存在相同的域。例如D1和D2可以是相同的域。 (3) 关系（Relation）的定义 D1×D2 × …× Dn 的子集叫做在域D1, D2 , …, Dn上的关系，表示为： R(D1, D2 , …, Dn ) 这里R是关系的名字，n是关系的目或度。 2. 关系中的基本概念 关系表中的每一横行称作一个元组 关系中的每一列称为一个属性，列名称为属性名。 若关系中的某一属性组（或单个属性）的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组（或属性）为候选码。（注：该属性组的一个真子集不能唯一标识关系中的确元组。） 若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码。候选码中的属性称为主属性，不包含在任何候选码中的属性称为非码属性。 若关系中只有一个候选码，且这个候选码中包括全部属性，则这种候选码为全码。 关系数据库中的关系可以分为基本表、视图表和查询表三种类型。 3. 数据库中基本关系的性质 (1) 同一属性的数据具有同质性 (2) 同一关系的属性名具有不能重复性 (3) 关系中的列位置具有顺序无关性 (4) 关系具有元组无冗余性 (5) 关系中的元组位置具有顺序无关性 (6) 关系中每一个分量都必须是不可分的数据项 3.1.2 关系模式 关系的描述称为关系模式（Relation Schema） 。它可以形式化地表示为：R(U， D， dom， F) 其中R为关系名，U为组成该关系的属性名集合，D为属性组所来自的域，dom为属性向域的映像集合，F为属性间数据的依赖关系集合。 属性间的数据依赖将在第十一章讨论，本章中关系模式仅涉及关系名、各属性名、域名、属性向域的映像四个部分，即R(U， D， dom)。 3.1.3 关系数据库 在某一应用领域中，所有实体集及实体之间联系所形成关系的集合就构成了一个关系数据库。 关系数据库也有型和值之分，关系数据库的型也称为关系数据库模式，是对关系数据库的描述。关系数据库模式包括： （1）若干域的定义； （2）在这些域上定义的若干关系模式。 关系数据库的值是这些关系模式在某一时刻对应的关系的集合，通常就称为关系数据库。 3.2 关系操作 3.2.1 基本的关系操作 关系模型中常用的关系操作包括查询操作和更新操作（插入、删除、修改）两大部分。 关系的查询表达能力很强，是关系操作中最主要的部分。查询操作又可以分为： 选择 投影 连接 除 并 交 差 笛卡儿积 其中选择、投影、并、差、笛卡儿积是5种基本操作。其他操作可以用基本操作来定义和导出。 关系操作具有以下特点： (1) 关系操作的方式是一次一集合（set-at-a-time）方式 (2) 关系操作语言是高度非过程化的语言关系 3.2.2 关系数据语言的分类 关系代数和关系演算 早期的关系操作能力通常用代数方式或逻辑方式来表示，分别称为关系代数和关系演算。 关系代数用对关系的运算来表达查询要求。 关系演算用谓词来表达查询要求。按谓词变元的基本对象是元组变量还是域变量分为元组关系演算和域关系演算。 关系代数、元组关系演算和域关系演算三种语言在表达能力上是完全等价的。 另外还有一种介于关系代数和关系演算之间的语言SQL（Structured Query Language）。SQL不仅具有丰富的查询功能，而且具有数据定义和数据控制功能，是集查询、DDL、DML和DCL