第2章 关系模型与关系数据库-医学课件.ppt

* * 约束指定－－应用实例 * * 2.2 关系操作与关系查询语言 2.2.1 关系代数 2.2.2 关系演算 本章查询表达说明用例模式（ “水手值勤服务”） Sailors(sid:integer, sname:string, rating:integer, age:integer); Boats(bid:integer, bname:string, color:string); Reserves(sid:integer, bid:integer, day:date); 关系查询语言的两种属性引用方法： (1) 属性名 (2) 属性在关系模式中的位置或顺序号 关系模型中除了引入描述DB结构和约束的概念外，还引用了一组可操纵DB的操作----通过基于模型的专门语言，来表达模型操作。 本节介绍：基于关系模型的两种模型语言--关系代数/关系演算。 下节介绍：以这两种形式语言为基础的关系模型标准化语言(SQL) * * “水手值勤服务”的一个简单模式实例 * * 2.2.1 关系代数 关系代数由一组操作符构成。每个操作符接受1或2个关系实例作为参数，返回一个关系实例作为结果。以下三个方面因素，可突显关系代数在RDBMS中的重要性和地位： 它为关系模型操作提供了一个形式化的基础； 是RDBMS查询实现和优化的基础； SQL结合并保留了很多关系代数的基本概念 关系代数操作符的两种主要类型： 基于集合论的操作，包括并、交、差和叉积等，这些操作的适用性源于“关系”本质上是元组集合； 另一类操作则是专门为RDBMS开发的操作，包括选择、投影、连接，以及为聚合运算引入的相关操作。 * * 1. 并、交、差运算 并、交、差这三个运算操作都可对应到集合论操作，它们都属于二元操作符，要求有两个被操作对象，且要求这两个关系是相容的。 并（R∪S）: R∪S={t | t?R ? t?S } 交（R∩S）: R∩S={t | t?R ∧ t?S } 差（R－S）: R－S={t | t?R ∧ t?S } * * 2. 叉积操作 叉积，也称为笛卡儿积(cartesian product)，操作符用?表示，属于二元关系操作符，代数表达式为R?S。 * * 3. 选择操作与投影操作 选择操作符表示为σc(R) ，其中，c为条件表达式。 投影操作符表示为 πL(R) ，其中，L为投影输出的属性子集列表A1’,…,Am’。 * * 4. 重命名操作 在许多场合，输出列名可以直接使用输入关系的属性名。但当输出列为表达式，或二元操作两个输入关系中含同名属性，或希望改善原属性名的可读性等，都需要重命名机制。 关系代数中引入了一个重命名操作符(ρ)，其代数表达形式为： ρ ( R’(A1?A1’, …, Ai?Ai’,…), E ) 例2.6 基于图2.4(d) 的S1×R1，写出表达式ρ ( R’(1?sid1, 5?sid2), S1×R1) 返回的R’模式。 * * 5. 连接操作 连接操作（?c），用来合并两个关系中的信息――将两关系中相关的“元组对”合并成一个元组输出。 虽然在概念上，R?cS =? L(σc(R?S))；但按这种方法实现连接操作的效率很低。在RDBMS中，连接操作通常以独立于叉积结果的方法实现。 * * 6. 消除重复与排序运算 消除重复运算的表达式为 ?（RB），其操作对象可以是包型关系或集合型关系。 消除重复是一个代价较大的操作，故在很多实际系统中，默认情况下的投影输出都不自动消除重复。 排序操作的代数符号表达式为T L(R)。该操作用来将关系R的所有元组，按L所指定方式排序输出。 L是一个属性表达列表，具有形如A1 [asc|desc], A2 [asc|desc], … 的形式 * * 7. 分组与聚合操作 分组(grouping)与聚合(aggregating)操作的代数表达式为γL(R)，该操作将关系R的所有元组按L指定方式进行分组。 L是一个列表表达式。 聚合关系与原关系R一般具有不同的模式结构。 聚合关系中的属性，必须或者是出现L中的属性，或是一个聚合函数表达式。 很多DB书籍或文献中，都将aggregating运算译为聚集。本书中，考虑到已将clustering译为聚簇、聚集。为避免混淆，同时也考虑到合计汇总运算这个语义，故采用‘聚合’这个译法。 * * 2.2.2 关系演算(relational calculus) 关系演算为关系DB查询提供了一种高级描述性表示法。 它是一种形式化语言，其基础是被称为谓词(predicate)演算的数理逻辑分支――一阶谓词逻辑(First Order Logic, FOL)。 在演算表达式中，不需给出如何应获取结果的操作次序指示信息，只描述了结