关系数据库理论与设计初步.ppt

1,第2章 关系数据库理论与设计基础,关系模型关系代数完整性约束,2,2.1 实体-联系(E-R)模型,(1)实体、实体型、实体集实体(Entity)：客观存在并可相互区别的事物称为实体。实体型(Entity Type)：具有相同属性的实体所共有的共同的特征和性质。用实体名及其属性集来抽象和刻画，同类实体的抽象称为实体型。实体集(Entity Set)：同型实体的集合。,1.实体、属性与联系,3,(2)属性、域、码属性(Attribute)：实体所具有的某一特性称为属性,一个实体可由若干个属性来刻画。域(Domain)：属性的取值范围称为该属性的域码(Key)：能唯一标识实体的属性集称为码,2.1 实体-联系(E-R)模型,4,2.1 实体-联系(E-R)模型,5,2.1 实体-联系(E-R)模型,6,(3)联系Relationship),2.1 实体-联系(E-R)模型,一对一联系(1:1)一对多联系(1:n)多对一联系(n:1)多对多联系(m:n),7,关系模型是用二维表格结构来表示实体及实体之间联系的模型。在关系模型中，表被称为关系表。表可以代表实体集，表中一行表示一个实体。表也可以代表联系集。表中一行表示一条联系。表中的一行称为一个元组。,2.2 关系模型,2.2.1 关系基本概念,(1)二维表,8,(2)域二维表中每个属性的取值有一个允许的范围，称为该属性的值域（简称域）。,域中数据个数称为域的基数。例：D1=(教授,副教授,讲师,助教）基数为4；D2=(男,女);基数为2；,2.2 关系模型,D1D2,9,(3)笛卡尔积乘积定义 设有一组域D1，D2，Dn，这些域可以部分或者全部相同。域D1，D2，Dn的笛卡尔乘积(Cartesian Products)定义为如下集合：D1D2Dn=(d1,d2,dn)|diDi,i=1,2,n其中每一个元素(d1,d2,dn)称为一个元组;换句话说，笛卡尔积是分别从每个域中任意取一个值所构成的所有元组的集合。笛卡尔积中包含了全部可能的元组。,2.2 关系模型,10,(4)关系D1D2Dn的子集就是域D1,D2,Dn上的关系。用R(D1,D2,Dn)表示。R为关系名。,关系模式一般表示为：R(A1,A2,An)；其中A1,A2,An为R的各属性名。,2.2 关系模型,一个关系包含型(属性)和值，其中型被称为关系模式,型式相对静止的。一般将关系模式也称为关系。,例如：student(学号,姓名,性别,出生日期);teacher(员工号,姓名,职称,院系,性别);,11,关系代数是一种查询语言，是关系数据库数据操作语言之一。关系代数包括一个运算集合，这些运算以一个或多个关系作为输入，产生一个新的关系作为结果。对一个关系进行运算是一元运算，对两个关系进行运算是二元运算。,2.2.2 关系代数,2.2 关系模型,关系代数运算分为两类：传统的集合运算：、-；专门的关系运算：选择()、投影()、广义笛卡儿积()、自然连接()、商();,12,(1)传统的集合运算：设：R=t t R 是元组t的集合。逻辑运算符：(与)、(或)、(非)；,假设关系R和关系S具有相同的属性。并：RS=t t R tS差：R-S=t t R t!S 交：RS=t tR tS,2.2 关系模型,13,2.2 关系模型,14,选择运算()根据某些条件对关系做水平分割，即选取符合条件的元组。是一元运算，进行行选择。,其中,F是形如:的逻辑表达式。和可以是属性名，也可以是常数，称为算子。包括：、=、；and、or等运算符,2.2 关系模型,(2)专门的关系运算,15,例1：关系R(A，B，C)，设F：B3；,2.2 关系模型,例2:在关系teacher(员工号,姓名,性别,职称,院系)中查询职称为“教授”的“计算机系”的教师。该查询语句为：职称=“教授”and 院系=“计算机系”(teacher)。,16,投影(),其中：A是属性名表，设R(A1,A2,Ak)；,例1：,C,B(R),2.2 关系模型,对一个关系进行垂直分割，消去某些列，并重新安排列的顺序，记为：A(R)。,17,其中:代表r和s拼接而成的新元组；注意：RS有n+m个属性的关系；有k1k2个元组。,广义笛卡儿积()设关系R有m个属性,关系S有n个属性，并且R有k1个元组，S有个k2元组。,2.2 关系模型,作用：可以将两个表“合并”成一个表。,RS=tt=rRsS,18,按相同属性等值连接且相同属性名只取一次。关系R有n个属性，关系S有m个属性，R与S中有共同的属性组：B1,B2,Bk(n=k 且m=k)，它们在R中的序号为i1,i2,ik，在S中的序号为j1,j2,，jk，=S-,自然连接(),2.2 关系模型,19,方法：相当于完成三件事：(1)做RS;(2)在RS上选择同时满足R.Bi=S.Bi的所有元组(i=1,，k)；(3)去掉重复属性(做投影)；,2.2 关系模型,自然连接(),20,RS,自然连接(),21,例：在下面的数据库中，student SC的结果是什么？SC course的结果是什么？,22,设关系R有n个属性，关系S有m个属性，且 n m，S。另外，S中的m个属性名与R中的m个属性名相同。,T=RS=tt=若sS,则R,关系的商运算(),2.2 关系模型,23,方法：设有两个关系R(X,Y)与S(Y)，X和Y为属性组，Y是R和S中相同的属性组，将R中元组按属性组X的不同值分组，组成元组组。每一组在X上的投影分别为x1,x2,，xk，当第i 组在Y上的投影包含关系S时，则xi是RS的一个元组，(i=1,2,k)。,关系的商运算(),24,a1 b1a3 b3,关系的商运算(),25,a2 b1a1 b2,关系的商运算(),26,(3)用关系代数表示关系模型中基本操作的实现,关系模型的基本操作包括：选择一些指定的属性；选择满足某些条件的元组；多个关系合并成一个关系，按单表查询。在关系中插入新的元组；在关系中删除一些元组；,关系属性的指定：,设关系R(A1,A2,A3,An),关系的元组选择：F(R),A1,A2,AK(R),2.2 关系模型,27,两个关系R1和R2的合并：,关系R中元组的插入：将要插入的元组构成关系R，运算RR实现R中所有元素的插入。,关系R中元组的删除：将要删除的元组构成关系R，且R R，运算：R-R可以实现R中所有元组的删除。,R1 R2,2.2 关系模型,28,T=学号(课号=2(SC)；,(4)用关系代数运算进行查询,2.2 关系模型,T=姓名,成绩(课程名=数据库(course)SCstudent),设有3个关系表student(学号,姓名,性别,年龄,院系)、course(课号,课程名称,学分)和SC(学号,课号,成绩)。查询选修了2号课程的学生学号。查询选修了2号课程的学生姓名和成绩。查询选修了数据库课程的学生姓名和成绩。查询王敏所学的所有课程的课程名和成绩。,T=姓名,成绩(课号=2(SC)student),T=课程名,成绩(姓名=王敏(student)SC course),29,2.3 完整性约束,(1)域完整性,数据完整性指数据的精确性和可靠性。数据完整性包括：域完整性、实体完整性和参照完整性。,关系中的每一个属性对应于一个取值范围域,例1：在student关系中，要求学号的取值是10位的数字字符串。,控制字段输入数据的格式,属性的取值需要满足特定的要求。,在VFP中的实现方法：输入掩码和设置字段有效性。,30,例2:在kc(课程编号,课程名称,学时数,学分)中；“学分”只能取值1,2,3,4,5,6,7。“课程名称”不能取空值；,字段有效性规则设置。,31,在VFP中实现的方式是：将A设置为主索引。例1：在student表中，学号是码，即数据库表中的主索引。例2：在cj(学号,课程编号,学期,学年,成绩)中；学号+课程编号是码。,若属性A是关系R的码，则属性A不能取空值并且值不能重复。,(2)实体完整性,2.3 完整性约束,32,(3)参照完整性在数据库中会存在同一个属性在两个表中都出现的情况。这个属性在两个表中的地位有所不同。定义：设A是关系R的属性(组)，但不是R的码，如果A是另一个关系S的码，则称A是R的外码，并称R为参照关系，S为目标关系(被参照关系)。,2.3 完整性约束,33,2.3 完整性约束,学生关系,专业号为外码,参照关系,例1：学生(学号，姓名，性别，专业号)；专业(专业号，专业名)；,目标关系,34,参照完整性,2.3 完整性约束,参照完整性是指相关联的两个表之间的约束。即：参照关系表中每条记录外码的值必须是目标关系表中存在的，因此，如果在两个表之间建立了关联关系，则对一个关系进行的操作要影响到另一个表中的记录。,例1:在关系学生中，专业号可以取两种值：,学生(学号，姓名，性别，专业号)；专业(专业号，专业名)；,空值；表示目前还没有选定专业；非空值；在专业关系中，一定有一个元组有该专业号;,若属性(组)A是关系R的外码，且A是关系S的主码，则对R中的每个元组在A上的值或者取空值，或者等于S中某个元组的主码值。,35,例2:在选修关系中看学号的两种情况：,学生(学号,姓名,性别,所在系,年龄)；课程(课程号,课程名,学分)；选修(学号，课程号，成绩)；,空值:此时课程号和成绩都为空。非空值:在学生关系中一定能找到相应的元组,2.3 完整性约束,36,参照完整性在VFP中实现的方式定规则,例：设在学生表和选修表之间用学号建立关联，学生表是父表，选修课是子表,更新规则：如果修改父表中主码的值，则子表中相应记录的外码值也随之被修改，将此称为级联更新。,插入规则：向子表中输入一条新记录时，系统要检查新记录的学号是否在父表中已存在，如果存在，则允许执行输入操作，否则拒绝输入。,删除规则：如果删除父表中的一条记录，则子表中凡是外码的值与父表的主码值相同的记录也会被同时删除，将此称为级联删除；,37,鼠标右键,38,(1)在Visual FoxPro中，建立数据库表时，将年龄字段值限制在1240岁之间的这种约束属于()A)实体完整性约束;B)域完整性约束;C)参照完整性约束;D)视图完整性约束；,本章练习,(2)Visual FoxPro的参照完整性规则不包括()A)更新规则;B)删除规则;C)查询规则;D)插入规则,(3)将E-R图转换到关系模式时，实体与联系都可以表示成()。A)属性;B)关系;C)码；D)域；,39,(4)按条件f对关系R进行选择，其关系代数表达式为()。A)R R;B)RXR;C)f(R);D)f(R);,(5)在下列关系运算中，不改变关系表中的属性个数但能减少元组个数的是()A)并;B)交;C)投影;D.笛卡儿乘积;,(6)在E-R图中用来表示实体之间联系的图形是()A)矩形;B)椭圆形;C)菱形;D)平行四边形,40,(7)“商品”与“顾客”两个实体集之间的联系一般是A)一对一；B)一对多；C)多对一；D)多对多；,(8)一个教师可讲授多门课程，一门课程可由多个教师讲授。则实体教师和课程间的联系是()A)1:1联系;B)1:m联系;C)m:1联系;D)m:n联系,9)一个工作人员可以使用多台计算机，而一台计算机可被多个人使用，则实体工作人员、与实体计算机之间的联系是()A)一对一;B)一对多;C)多对多;D)多对一;,41,10)参照完整性规则包括更新规则、删除规则和_规则。,11)设有表示学生选课的3张表，学生S(学号,姓名,性别,年龄,身份证号)；课程C(课号,课名)；选课SC(学号,课号,成绩)；则表示SC的码(键或关键字)为()；A)学号；B)学号,成绩；C)学号,课号；D)学号,姓名,成绩；,42,12)有三个关系R、S利T如下：,则由关系R和s得到关系T的操作是()。A)自然连接；B)差；C)交；D)并；,43,(13)有三个关系R、S和T如下：,则由关系R和S得到关系T的操作是()A)自然连接;B)交;C)除;D)并,44,(14)有2个关系R、S如下：,由关系R通过运算得到关系S,则所使用的运算为()A)选择;B)投影;C)插入;D)连接,45,15)有三个关系R、S利T如下：,由关系R和S通过运算得到关系T,则所使用的运算为()A)笛卡尔积;B)交;C)并;D)自然连接,46,16)有三个关系R、S利T如下：,由关系R和S通过运算得到关系T，则使用的运算为()A)并B)自然连接C)笛卡尔积D)交,47,