数据库原理与应用-关系数据库理论.pptx

第三章

关系数据库理论

回顾什么是数据库、数据库管理系统、数据库系统？数据库系统的三层结构、三级模式结构、两级映射、数据独立性在数据库系统中，对现实世界客观对象的抽象过程中，可建立哪三层模型？数据模型的三要素是什么？2

回顾概念模型实体、属性、域、关键字、实体型、实体集、联系数据模型层次、网状、关系模型组成要素数据结构、数据操作、完整性约束3

案例：教务管理在一个学校中，每个系(DEPT)分为若干个专业(SP)，而每个专业只属于一个系。系与教师（TEACHER)、专业与学生（STUDENT)、专业与课程（COURSE)之间的联系也都类似。学生选修课程，每个学生可选多门课程、每门课程可由多个学生进修。学生选修课程后需要考试，得到一个成绩。4

层次数据模型的数据结构层次模型有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点根以外的其它结点有且只有一个双亲结点5

例：层次数据模型6

层次模型的优缺点优点层次数据模型简单，对具有一对多的层次关系的部门描述自然、直观，容易理解性能优于关系模型，不低于网状模型层次数据模型提供了良好的完整性支持缺点多对多联系表示不自然对插入和删除操作的限制多查询子女结点必须通过双亲结点层次命令趋于程序化7

网状数据模型的数据结构网状模型满足下面两个条件允许一个以上的结点无双亲；一个结点可以有多于一个的双亲。8

例：网状数据模型9

例：网状数据模型10

网状模型的优缺点优点能够更为直接地描述现实世界，如一个结点可有多个双亲具有良好的性能，存取效率较高缺点结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越复杂，不利于最终用户掌握DDL、DML语言复杂，用户不容易使用11

我们面对的数据12

我们面对的数据13

内容一、关系模型概述二、关系代数三、关系演算14

关系模型概述系统而严格地提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.Codd1970年提出关系数据模型E.F.Codd,“ARelationalModelofDataforLargeSharedDataBanks”,《CommunicationoftheACM》,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15

关系数据结构关系模型建立在集合代数的基础上关系关系模式关系数据库：在某一应用领域中，所有实体集及实体之间联系所形成的关系的集合就构成了一个关系数据库。单一的数据结构----关系现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系来表示数据的逻辑结构----二维表从用户角度，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表。16

二维表17张山男19张山女19张山男20张山女20李斯男19李斯女19李斯男20李斯女20王武男19王武女19王武男20王武女20

域（Domain）域是一组具有相同数据类型的值的集合。例如:整数实数介于某个取值范围的整数长度指定长度的字符串集合{‘男’，‘女’}介于某个取值范围的日期18张山男19张山女19张山男20张山女20李斯男19李斯女19李斯男20李斯女20王武男19王武女19王武男20王武女20

笛卡尔积（CartesianProduct）笛卡尔积给定一组域D1，D2，…，Dn，这些域中可以有相同的。D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为：D1×D2×…×Dn＝｛(d1,d2,…,dn)|di?Di,i＝1,2,…,n｝元组（Tuple）笛卡尔积中每一个元素(d1,d2,…,dn)叫作一个n元组（n-tuple）或简称元组。分量（Component）笛卡尔积元素(d1,d2,…,dn)中的每一个值di叫作一个分量。表示方法笛卡尔积可表示为一个二维表。表中的每行对应一个元组，表中的每列对应一个域。19

例：笛卡尔积设D1为学生集合={张山，李斯，王武}；D2为性别集合={男，女}；D3为年龄集合={19，20}请用二维表的形式表示D1×D2×D3张山男19张山女19张山男20张山女20李斯男19李斯女19李斯男20李斯女20王武男19王武女19王武男20王武女2020

笛卡尔积基数（Cardinalnumber）若Di(i＝1，2，…，n)为有限集，其基数为mi(i＝1,2,…,n)，则D1×D2×…×Dn的基数M为：21

关系（Relation）满足一定语义的D1×D2×…×Dn的子集叫作在域D1,D2,…,Dn上的关系，表示为R（D1,D2,…,Dn）其中：R：关系名n：关系的目或度（Degree）22

例：关系设D1为学生集合={张山，李斯，王武}；D2为性别集合={男