数据库原理第2章关系数据库.ppt
数据库系统概论,西南民族大学计算机学院陈 建 英Email：,第二章 关系数据库,swun,2023/11/14,第二章 关系数据库,3,第一章 简单复习,数据管理技术的发展数据模型：两类模型及数据模型的三个组成要素常用的数据模型数据库系统的三级模式、二级映像DBS的组成,2023/11/14,第二章 关系数据库,4,本 章 简 介,从本章至第六章将集中讨论关系数据库的有关问题本章将系统讲解关系数据库的重要概念，包括关系模型和关系代数。重点掌握关系模型的数据结构关系的操作：关系代数关系的完整性规则,2023/11/14,第二章 关系数据库,5,关系数据库简介,系统而严格地提出关系模型的是美国IBM公司的1970年提出关系数据模型,“A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks”,Communication of the ACM,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,2023/11/14,第二章 关系数据库,6,关系数据库简介,关系数据库应用数学方法来处理数据库中的数据80年代后，关系数据库系统成为最重要、最流行的数据库系统,2023/11/14,第二章 关系数据库,7,关系数据库简介,典型实验系统System RUniversity INGRES典型商用系统ORACLESYBASEINFORMIXDB2INGRES,2023/11/14,第二章 关系数据库,8,第二章 关系数据库,2.1 关系模型概述2.2 关系数据结构及形式化定义2.3 关系的完整性2.4 关系代数2.5 关系演算2.6 小结,2023/11/14,第二章 关系数据库,9,2.1 关系模型概述,关系数据库系统是支持关系模型的数据库系统关系模型的组成关系数据结构关系操作集合关系完整性约束,2023/11/14,第二章 关系数据库,10,1.关系数据结构,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。,2023/11/14,第二章 关系数据库,11,2.关系操作集合,1)常用的关系操作2)关系操作的特点3)关系数据语言的种类4)关系数据语言的特点,2023/11/14,第二章 关系数据库,12,关系操作集合(续）,1)常用的关系操作查询选择、投影、连接、除、并、交、差数据更新插入、删除、修改查询的表达能力是其中最主要的部分,2023/11/14,第二章 关系数据库,13,关系操作集合（续）,2)关系操作的特点集合操作方式，即操作的对象和结果都是集合：一次一集合。非关系数据模型的数据操作方式：一次一记录,2023/11/14,第二章 关系数据库,14,关系操作集合（续）,3)关系数据语言的种类关系代数语言用对关系的运算来表达查询要求关系演算语言：用谓词来表达查询要求元组关系演算语言谓词变元的基本对象是元组变量典型代表：APLHA,QUEL域关系演算语言 谓词变元的基本对象是域变量典型代表：QBE具有关系代数和关系演算双重特点的语言典型代表：SQL,2023/11/14,第二章 关系数据库,15,关系操作集合（续）,4)关系数据语言的特点关系语言是一种高度非过程化的语言存取路径的选择由DBMS的优化机制来完成用户不必用循环结构就可以完成数据操作能够嵌入高级语言中使用关系代数、元组关系演算和域关系演算三种语言在表达能力上完全等价,2023/11/14,第二章 关系数据库,16,3.关系的三类完整性约束,实体完整性通常由关系系统自动支持参照完整性早期系统不支持，目前大型系统能自动支持用户定义的完整性反映应用领域需要遵循的约束条件，体现了具体领域中的语义约束用户定义后由系统支持,BACK,2023/11/14,第二章 关系数据库,17,2.2 关系数据结构及形式化定义,关系模型建立在集合代数的基础上关系数据结构的基本概念2.2.1 关系2.2.2 关系模式2.2.3 关系数据库,BACK,2023/11/14,第二章 关系数据库,18,2.2.1 关系,域（Domain）2.笛卡尔积（Cartesian Product）3.关系（Relation）,2023/11/14,第二章 关系数据库,19,域（Domain）,域是一组具有相同数据类型的值的集合。例:整数实数介于某个取值范围的整数指定长度的字符串集合男，女介于某个取值范围的日期,2023/11/14,第二章 关系数据库,20,2.笛卡尔积（Cartesian Product）,1)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：D1D2Dn(d1，d2，dn)diDi，i1，2，n所有域的所有取值的一个组合不能重复,2023/11/14,第二章 关系数据库,21,笛卡尔积（续),例 给出三个域：D1=SUPERVISOR=张清玫，刘逸 D2=SPECIALITY=计算机专业，信息专业 D3=POSTGRADUATE=李勇，刘晨，王敏则D1，D2，D3的笛卡尔积为：D1D2D3(张清玫，计算机专业，李勇)，(张清玫，计算机专业，刘晨)，(张清玫，计算机专业，王敏)，(张清玫，信息专业，李勇)，(张清玫，信息专业，刘晨)，(张清玫，信息专业，王敏)，(刘逸，计算机专业，李勇)，(刘逸，计算机专业，刘晨)，(刘逸，计算机专业，王敏)，(刘逸，信息专业，李勇)，(刘逸，信息专业，刘晨)，(刘逸，信息专业，王敏),2023/11/14,第二章 关系数据库,22,笛卡尔积（续),2)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。3)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。,2023/11/14,第二章 关系数据库,23,笛卡尔积（续),4)基数（Cardinal number）若Di（i1，2，n）为有限集，其基数为mi（i1，2，n），则D1D2Dn的基数M为：在上例中，基数：22312，即D1D2D3共有22312个元组,2023/11/14,第二章 关系数据库,24,笛卡尔积（续),5)笛卡尔积的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。在上例中，12个元组可列成如下的一张二维表,2023/11/14,第二章 关系数据库,25,2023/11/14,第二章 关系数据库,26,3.关系（Relation）,1)关系D1D2Dn的有限子集叫作在域D1，D2，Dn上的关系，表示为R（D1，D2，Dn）R：关系名 n：关系的目或度（Degree）当n=1时，称该关系为单元关系（Unary relation）。当n=2时，称该关系为二元关系（Binary relation）。,2023/11/14,第二章 关系数据库,27,关系（续）,例 在表2.1 的笛卡尔积中取出有实际意义的元组 来构造关系关系：SAP(SUPERVISOR,SPECIALITY,POSTGRADUATE)假设：导师与专业：1:1，导师与研究生：1:n于是：SAP关系可以包含三个元组(张清玫，信息专业，李勇)，(张清玫，信息专业，刘晨)，(刘逸，信息专业，王敏),2023/11/14,第二章 关系数据库,28,关系（续）,2)元组关系中的每个元素是关系中的元组，通常用t表示。3)关系的表示关系也是一个二维表，表的每行对应一个元组，表的每列对应一个域。,2023/11/14,第二章 关系数据库,29,关系（续）,2023/11/14,第二章 关系数据库,30,关系（续）,4)属性关系中不同列可以对应相同的域，为了加以区分，必须对每列起一个名字，称为属性（Attribute）。n目关系必有n个属性。,2023/11/14,第二章 关系数据库,31,关系（续）,5)码候选码（Candidate key）若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为候选码在最简单的情况下，候选码只包含一个属性。在最极端的情况下，关系模式的所有属性组是这个关系模式的候选码，称为全码（All-key）,2023/11/14,第二章 关系数据库,32,关系（续）,码(续)主码若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码（Primary key）候选码的诸属性称为主属性（Prime attribute）。不包含在任何侯选码中的属性称为非码属性（Non-key attribute）,2023/11/14,第二章 关系数据库,33,关系（续）,6)三类关系基本关系（基本表或基表）实际存在的表，是实际存储数据的逻辑表示查询表查询结果对应的表视图表由基本表或其他视图表导出的表，是虚表，不对应实际存储的数据,2023/11/14,第二章 关系数据库,34,8)基本关系的性质,列是同质的（Homogeneous）不同的列可出自同一个域 列的顺序无所谓 任意两个元组的候选码不能相同 行的顺序无所谓 分量必须取原子值,2023/11/14,第二章 关系数据库,35,基本关系的性质(续),第一范式：每一个分量都必须是不可分的数据项。这是规范条件中最基本的一条,BACK2.2,2023/11/14,第二章 关系数据库,36,2.2.2 关系模式,1什么是关系模式2定义关系模式3.关系模式与关系,2023/11/14,第二章 关系数据库,37,1什么是关系模式,关系模式（Relation Schema）是型关系是值关系模式是对关系的描述元组集合的结构属性构成属性来自的域 属性与域之间的映象关系元组语义以及完整性约束条件属性间的数据依赖关系集合,2023/11/14,第二章 关系数据库,38,2定义关系模式,关系模式可以形式化地表示为：R（U，D，dom，F）R 关系名U 组成该关系的属性名集合D 属性组U中属性所来自的域dom 属性向域的映象集合F 属性间的数据依赖关系集合,2023/11/14,第二章 关系数据库,39,定义关系模式(续),属性向域的映象，例:导师和研究生出自同一个域人，取不同的属性名，并在模式中定义属性向域的映象，即说明它们分别出自哪个域：dom（SUPERVISOR-PERSON）=dom（POSTGRADUATE-PERSON）=PERSON,2023/11/14,第二章 关系数据库,40,定义关系模式(续),关系模式通常可以简记为 R(U)或 R(A1，A2，An)R 关系名A1，A2，An 属性名注：域名及属性向域的映象常常直接说明为 属性的类型、长度,2023/11/14,第二章 关系数据库,41,3.关系模式与关系,关系模式对关系的描述静态的、稳定的关系关系模式在某一时刻的状态或内容动态的、随时间不断变化的关系模式和关系往往统称为关系，通过上下文加以区别。,BACK2.2,2023/11/14,第二章 关系数据库,42,2.2.3 关系数据库,1.关系数据库2.关系数据库的型与值,2023/11/14,第二章 关系数据库,43,1.关系数据库,在一个给定的应用领域中，所有实体及实体之间联系的关系的集合构成一个关系数据库。,2023/11/14,第二章 关系数据库,44,2.关系数据库的型与值,关系数据库也有型和值之分关系数据库的型称为关系数据库模式，是对关系数据库的描述若干域的定义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，通常简称为关系数据库。,BACK,BACK2.2,2023/11/14,第二章 关系数据库,45,2.3 关系的完整性,关系模型的完整性规则是对关系的某种约束条件。关系模型中三类完整性约束：2.3.1 实体完整性2.3.2.参照完整性2.3.3.用户定义的完整性实体完整性和参照完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，被称作是关系的两个不变性，应该由关系系统自动支持。,2023/11/14,第二章 关系数据库,46,2.3.1 实体完整性,实体完整性规则（Entity Integrity）：若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值例：SAP(SUPERVISOR，SPECIALITY，POSTGRADUATE)若POSTGRADUATE属性为主码（假设研究生不会重名），则其不能取空值,2023/11/14,第二章 关系数据库,47,实体完整性(续),注意:实体完整性规则规定基本关系的所有主属性都不能取空值。例:选修（学号，课程号，成绩）“学号、课程号”为主码，则两个属性都不能取空值。,BACK2.3,2023/11/14,第二章 关系数据库,48,2.3.2 参照完整性,1.关系间的引用2.外码3.参照完整性规则,2023/11/14,第二章 关系数据库,49,1.关系间的引用,在关系模型中实体及实体间的联系都是用关系来描述的，因此可能存在着关系与关系间的引用。例1 学生实体、专业实体以及专业与学生间的一对多联系 学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄）专业（专业号，专业名）,2023/11/14,第二章 关系数据库,50,学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄）专业（专业号，专业名）,2023/11/14,第二章 关系数据库,51,关系间的引用(续),例2 学生、课程、学生与课程之间的多对 多联系 学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄）课程（课程号，课程名，学分）选修（学号，课程号，成绩）,2023/11/14,第二章 关系数据库,52,学生,学生选课,课程,2023/11/14,第二章 关系数据库,53,关系间的引用(续),例3 学生实体及其内部的领导联系(一对多)学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄，班长）,2023/11/14,第二章 关系数据库,54,2外码（Foreign Key）,设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的码。如果F与基本关系S的主码Ks相对应，则称F是基本关系R的外码基本关系R称为参照关系（Referencing Relation）基本关系S称为被参照关系（ReferencedRelation）或目标关系（Target Relation）。,2023/11/14,第二章 关系数据库,55,外码(续),说明：关系R和S不一定是不同的关系目标关系S的主码Ks 和参照关系的外码F必须定义在同一个（或一组）域上外码并不一定要与相应的主码同名 当外码与相应的主码属于不同关系时，往往取相同的名字，以便于识别,2023/11/14,第二章 关系数据库,56,3.参照完整性规则,若属性（或属性组）F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码Ks相对应（基本关系R和S不一定是不同的关系），则对于R中每个元组在F上的值必须为：或者取空值（F的每个属性值均为空值）或者等于S中某个元组的主码值。,2023/11/14,第二章 关系数据库,57,参照完整性规则(续),例:学生关系中每个元组的“专业号”属性只取下面两类值：（1）空值，表示尚未给该学生分配专业（2）非空值，这时该值必须是专业关系中某个元组的“专业号”值，表示该学生不可能分配到一个不存在的专业中,2023/11/14,第二章 关系数据库,58,参照完整性规则(续),例:选修（学号，课程号，成绩）问题:“学号”和“课程号”的取值是否可以为空?为什么？“学号”和“课程号”是选修关系中的主属性，按照实体完整性和参照完整性规则，它们只能取相应被参照关系中已经存在的主码值。,2023/11/14,第二章 关系数据库,59,参照完整性规则(续),例:学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄，班长）“班长”属性值可以取两类值：（1）空值，表示该学生所在班级尚未选出班长，或该学生本人即是班长；（2）非空值，这时该值必须是本关系中某个元组的学号值,2023/11/14,第二章 关系数据库,60,2.3.3 用户定义的完整性,用户定义的完整性是针对某一具体关系数据库的约束条件，反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。关系模型应提供定义和检验这类完整性的机制，以便用统一的系统的方法处理它们，而不要由应用程序承担这一功能。,2023/11/14,第二章 关系数据库,61,用户定义的完整性(续),例:课程(课程号，课程名，学分)“课程号”属性必须取唯一值非主属性“课程名”也不能取空值“学分”属性只能取值1，2，3，4,BACK,2023/11/14,第二章 关系数据库,62,2.4 关系代数,概 述 2.4.1 传统的集合运算 2.4.2 专门的关系运算,2023/11/14,第二章 关系数据库,63,概述,1.关系代数2.运算的三要素3.关系代数运算的三个要素4.关系代数运算的分类5.表示记号,2023/11/14,第二章 关系数据库,64,概述,1.关系代数一种抽象的查询语言用对关系的运算来表达查询（基于关系代数的操作语言）典型代表：IBM-实验性系统ISBL（Information System Base Language）其每个语句都类似于一个关系代数表达式,2023/11/14,第二章 关系数据库,65,概述(续),2关系代数运算的三个要素运算对象：关系运算结果：关系运算符：四类,2023/11/14,第二章 关系数据库,66,概述(续),集合运算符将关系看成元组的集合运算是从关系的“水平”方向即行的角度来进行专门的关系运算符不仅涉及行而且涉及列算术比较运算符辅助专门的关系运算符进行操作逻辑运算符辅助专门的关系运算符进行操作,2023/11/14,第二章 关系数据库,67,表2.4 关系代数运算符,概述(续),2023/11/14,第二章 关系数据库,68,表2.4 关系代数运算符（续）,概述(续),2023/11/14,第二章 关系数据库,69,概述(续),4关系代数运算的分类 传统的集合运算 并、差、交、广义笛卡尔积专门的关系运算 选择、投影、连接、除,2023/11/14,第二章 关系数据库,70,2.4.1 传统的集合运算,并差交广义笛卡尔积,2023/11/14,第二章 关系数据库,71,1.并（Union）,R和S具有相同的目n（即两个关系都有n个属性）相应的属性取自同一个域RS 仍为n目关系，由属于R或属于S的元组组成 RS=t|t Rt S,2023/11/14,第二章 关系数据库,72,并(续),R,S,RS,R=(a1,b1,c1),(a1,b2,c2),(a2,b2,c1)S=(a1,b2,c2),(a1,b3,c2),(a2,b2,c1),2023/11/14,第二章 关系数据库,73,2.差（Difference）,R和S具有相同的目n相应的属性取自同一个域R-S 仍为n目关系，由属于R而不属于S的所有元组组成 R-S=t|tRtS,2023/11/14,第二章 关系数据库,74,差(续),R,S,R-S,2023/11/14,第二章 关系数据库,75,3.交（Intersection）,R和S具有相同的目n相应的属性取自同一个域RS仍为n目关系，由既属于R又属于S的元组组成RS=t|t Rt S RS=R(R-S）,2023/11/14,第二章 关系数据库,76,交(续),R,S,R S,2023/11/14,第二章 关系数据库,77,4.广义笛卡尔积（Extended Cartesian Product）,Rn目关系，k1个元组Sm目关系，k2个元组RS 列：（n+m）列的元组的集合元组的前n列是关系R的一个元组后m列是关系S的一个元组行：k1k2个元组RS=tr ts|tr R tsS,2023/11/14,第二章 关系数据库,78,广义笛卡尔积(续),R,S,R S,2023/11/14,第二章 关系数据库,79,2.4.2 专门的关系运算,选择投影连接除,2023/11/14,第二章 关系数据库,80,1.选择（Selection）,1)选择又称为限制（Restriction）2)选择运算符的含义在关系R中选择满足给定条件的诸元组 F(R)=t|tRF(t)=真F：选择条件，是一个逻辑表达式，基本形式为：X1Y1：比较运算符（，或）还可能用到非、与、或运算。,2023/11/14,第二章 关系数据库,81,选择（续）,3)选择运算是从行的角度进行的运算 4)举例设有一个学生-课程数据库，包括学生关系Student、课程关系Course和选修关系SC。,2023/11/14,第二章 关系数据库,82,选择（续）,(a)Student,例1,例2,例4,例3,例9,2023/11/14,第二章 关系数据库,83,选择（续）,(b)Course,例9,2023/11/14,第二章 关系数据库,84,选择（续）,(c),SC,例7,例9,例8,2023/11/14,第二章 关系数据库,85,选择（续）,例1 查询信息系（IS系）全体学生 Sdept=IS(Student)或 5=IS(Student)结果：,2023/11/14,第二章 关系数据库,86,选择（续）,例2 查询年龄小于20岁的学生 Sage 20(Student)或 4 20(Student)结果：,2023/11/14,第二章 关系数据库,87,2.投影（Projection）,1）投影运算符的含义从R中选择出若干属性列组成新的关系 A(R)=tA|t R A：R中的属性列,2023/11/14,第二章 关系数据库,88,2.投影（Projection）,2）投影操作主要是从列的角度进行运算但投影之后不仅取消了原关系中的某些列，而且还可能取消某些元组（避免重复行）,2023/11/14,第二章 关系数据库,89,投影（续）,3)举例例3 查询学生的姓名和所在系即求Student关系上学生姓名和所在系两个属性上的投影 Sname，Sdept(Student)或 2，5(Student)结果：,2023/11/14,第二章 关系数据库,90,投影（续）,2023/11/14,第二章 关系数据库,91,投影（续）,例4 查询学生关系Student中都有哪些系 Sdept(Student)结果：,2023/11/14,第二章 关系数据库,92,3.连接（Join）,1）连接也称为连接2）连接运算的含义从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组 R S=|tr Rts StrAtsB A和B：分别为R和S上度数相等且可比的属性组：比较运算符连接运算从R和S的广义笛卡尔积RS中选取（R关系）在A属性组上的值与（S关系）在B属性组上值满足比较关系的元组。,2023/11/14,第二章 关系数据库,93,连接(续),3）两类常用连接运算等值连接（equijoin）什么是等值连接为“”的连接运算称为等值连接 等值连接的含义从关系R与S的广义笛卡尔积中选取A、B属性值相等的那些元组，即等值连接为：R S=|tr Rts StrA=tsB,A=B,2023/11/14,第二章 关系数据库,94,连接(续),自然连接（Natural join）什么是自然连接自然连接是一种特殊的等值连接两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组在结果中把重复的属性列去掉自然连接的含义R和S具有相同的属性组B R S=|tr Rts StrB=tsB,2023/11/14,第二章 关系数据库,95,连接(续),4）一般的连接操作是从行的角度进行运算。自然连接还需要取消重复列，所以是同时从行和列的角度进行运算。,2023/11/14,第二章 关系数据库,96,连接(续),5）举例 例5,R,S,2023/11/14,第二章 关系数据库,97,连接(续),一般连接：R S,2023/11/14,第二章 关系数据库,98,连接(续),等值连接：R S,2023/11/14,第二章 关系数据库,99,连接(续),自然连接 R S,2023/11/14,第二章 关系数据库,100,连接(续),外连接：把舍去的元组也保存在结果中，其他属性上填空值（NULL）。左外连接：保留左边关系要舍弃的元组。右外连接：保留右边关系要舍弃的元组。P59,2023/11/14,第二章 关系数据库,101,给定一个关系R（X，Y），X和Y为属性组。当tX=x时，x在R中的像集（Images Set）为：Yx=tY|t R，tX=x 它表示R中属性组X上值为x的诸元组在Y上分量的集合。,4.除（Division）：象集,2023/11/14,第二章 关系数据库,102,4.除（Division）：象集,R,A可以取四个值a1，a2，a3，a4 a1的象集为(b1，c2)，(b2，c3)，(b2，c1)a2的象集为(b3，c7)，(b2，c3)a3的象集为(b4，c6)a4的象集为(b6，c6),2023/11/14,第二章 关系数据库,103,4.除（Division）,给定关系R(X，Y)和S(Y，Z)，其中X，Y，Z为属性组。R中的Y与S中的Y可以有不同的属性名，但必须出自相同的域集。R与S的除运算得到一个新的关系P(X)，P是R中满足下列条件的元组在X属性列上的投影：元组在X上分量值x的象集Yx包含S在Y上投影的集合。RS=tr X|tr RY(S)Yx Yx：x在R中的象集，x=trX,2023/11/14,第二章 关系数据库,104,除(续),2）除操作是同时从行和列角度进行运算3）举例：例6 如下图,2023/11/14,第二章 关系数据库,105,除(续),R,S,RS,2023/11/14,第二章 关系数据库,106,分析：,在关系R中，A可以取四个值a1，a2，a3，a4 a1的象集为(b1，c2)，(b2，c3)，(b2，c1)a2的象集为(b3，c7)，(b2，c3)a3的象集为(b4，c6)a4的象集为(b6，c6)S在(B，C)上的投影为(b1，c2)，(b2，c1)，(b2，c3)只有a1的象集包含了S在(B，C)属性组上的投影所以 RS=a1,2023/11/14,第二章 关系数据库,107,5综合举例,以学生-课程数据库为例(P.60)例7 查询至少选修1号课程和3号课程的学生号码首先建立一个临时关系K：然后求：Sno，Cno(SC)K,2023/11/14,第二章 关系数据库,108,综合举例(续),例 7续 Sno，Cno(SC)95001象集1，2，395002象集2，3 Cno(K)=1，3 于是：Sno，Cno(SC)K=95001,2023/11/14,第二章 关系数据库,109,综合举例(续),例 8 查询选修了2号课程的学生的学号。Sno（Cno=2（SC）95001，95002,2023/11/14,第二章 关系数据库,110,综合举例(续),例9 查询至少选修了一门其直接先行课为5号课程的课程的学生姓名。Sname(Cpno=5(Course SC Student)或 Sname(Cpno=5(Course)SC Sno,Sname(Student)或 Sname(Sno(Cpno=5(Course)SC)Sno,Sname(Student),2023/11/14,第二章 关系数据库,111,综合举例(续),例10 查询选修了全部课程的学生号码和姓名。Sno,Cno（SC）Cno（Course）Sno,Sname（Student）,BACK,2023/11/14,第二章 关系数据库,112,2.5 关系演算,关系演算以数理逻辑中的谓词演算为基础种类：按谓词变元不同分类1.元组关系演算：为了得到关于元组的关系演算公式 以元组变量作为谓词变元的基本对象:R=t|f(t)元组关系演算语言ALPHA2.域关系演算：为了得到关于域的关系演算公式 以域变量作为谓词变元的基本对象:R=t1t2.tk|f(t1t2.tk)域关系演算语言QBE,2023/11/14,第二章 关系数据库,113,2.5.1 元组关系演算语言ALPHA,由提出INGRES所用的QUEL语言是参照ALPHA语言研制的语句检索语句GET更新语句PUT，HOLD，UPDATE，DELETE，DROP,2023/11/14,第二章 关系数据库,114,一、检索操作,语句格式：GET工作空间名（定额）（表达式1）：操作条件 DOWN/UP 表达式2定额：规定检索的元组个数格式：数字表达式1：指定语句的操作对象格式：关系名|关系名.属性名|元组变量.属性名|集函数，操作条件：将操作结果限定在满足条件的元组中格式：逻辑表达式表达式2：指定排序方式格式：关系名.属性名|元组变量.属性名，,2023/11/14,第二章 关系数据库,115,检索操作(续),(1)简单检索(即不带条件的检索)(2)限定的检索(即带条件的检索)(3)带排序的检索(4)带定额的检索(5)用元组变量的检索(6)用存在量词的检索,2023/11/14,第二章 关系数据库,116,检索操作(续),(7)带有多个关系的表达式的检索(8)用全称量词的检索(9)用两种量词的检索(10)用蕴函（Implication）的检索(11)集函数,2023/11/14,第二章 关系数据库,117,（1）简单检索,GET工作空间名（表达式1）例1 查询所有被选修的课程号码。GET W(SC.Cno)例2 查询所有学生的数据。GET W(Student),2023/11/14,第二章 关系数据库,118,（2）限定的检索,格式 GET工作空间名（表达式1）：操作条件例3 查询信息系(IS)中年龄小于20岁的学生的学号和年龄。GET W(Student.Sno，Student.Sage):Student.Sdept=IS Student.Sage20,2023/11/14,第二章 关系数据库,119,（3）带排序的检索,格式GET工作空间名（表达式1）：操作条件 DOWN/UP 表达式2例4 查询计算机科学系(CS)学生的学号、年龄，结果按年龄降序排序。GET W(Student.Sno，Student.Sage):Student.Sdept=CS DOWN Student.Sage,2023/11/14,第二章 关系数据库,120,（4）带定额的检索,格式:GET工作空间名（定额）（表达式1）：操作条件 DOWN/UP 表达式2 例5 取出一个信息系学生的学号。GET W(1)(Student.Sno):Student.Sdept=IS例6 查询信息系年龄最大的三个学生的学号及其年龄，结果按年龄降序排序。GET W(3)(Student.Sno，Student.Sage):Student.Sdept=IS DOWN Student.Sage,2023/11/14,第二章 关系数据库,121,（5）用元组变量的检索,元组变量的含义表示可以在某一关系范围内变化（也称为范围变量Range Variable）元组变量的用途 简化关系名：设一个较短名字的元组变量来代替较长的关系名。操作条件中使用量词时必须用元组变量。定义元组变量格式：RANGE 关系名 变量名一个关系可以设多个元组变量,2023/11/14,第二章 关系数据库,122,(6)用存在量词的检索,例8 查询选修2号课程的学生名字。RANGE SC X GET W(Student.Sname):X(X.Sno=Student.SnoX.Cno=2)例9 查询选修了这样课程的学生学号，其直接先行课是6号课程。RANGE Course CX GET W(SC.Sno):CX(CX.Cno=SC.CnoCX.Pcno=6),2023/11/14,第二章 关系数据库,123,用存在量词的检索(续),例10查询至少选修一门其先行课为6号课程的学生名字 RANGE Course CX SC SCX GET W(Student.Sname):SCX(SCX.Sno=Student.Sno CX(CX.Cno=SCX.CnoCX.Pcno=6)前束范式形式：GET W(Student.Sname):SCXCX(SCX.Sno=Student.Sno CX.Cno=SCX.CnoCX.Pcno=6),2023/11/14,第二章 关系数据库,124,（7）带有多个关系的表达式的检索,例11 查询成绩为90分以上的学生名字与课程名字。RANGE SC SCX GET W(Student.Sname，Course.Cname):SCX(SCX.Grade90 SCX.Sno=Student.Sno Course.Cno=SCX.Cno),2023/11/14,第二章 关系数据库,125,（8）用全称量词的检索,例12 查询不选1号课程的学生名字。RANGE SC SCX GET W(Student.Sname):SCX(SCX.SnoStudent.SnoSCX.Cno1)用存在量词表示：RANGE SC SCX GET W(Student.Sname):SCX(SCX.Sno=Student.SnoSCX.Cno=1),2023/11/14,第二章 关系数据库,126,（9）用两种量词的检索,例13 查询选修了全部课程的学生姓名。RANGE Course CX SC SCX GET W(Student.Sname):CXSCX(SCX.Sno=Student.SnoSCX.Cno=CX.Cno),2023/11/14,第二章 关系数据库,127,（10）用蕴函（Implication）的检索,例14 查询最少选修了95002学生所选课程的学生学号。RANGE Couse CX SC SCX SC SCY GET W(Student.Sno):CX(SCX(SCX.Sno=95002SCX.Cno=CX.Cno)SCY(SCY.Sno=Student.Sno SCY.Cno=CX.Cno),2023/11/14,第二章 关系数据库,128,（11）集函数,常用集函数（Aggregation function）或内部函数（Build-in function）,2023/11/14,第二章 关系数据库,129,集函数(续),例15 查询学生所在系的数目。GET W(COUNT(Student.Sdept)COUNT函数在计数时会自动排除重复值。例16 查询信息系学生的平均年龄GET W(AVG(Student.Sage):Student.Sdept=IS),2023/11/14,第二章 关系数据库,130,二、更新操作,(1)修改操作(2)插入操作(3)删除操作,2023/11/14,第二章 关系数据库,131,（1）修改操作步骤,用HOLD语句将要修改的元组从数据库中读到工作空间中HOLD 工作空间名（表达式1）：操作条件 HOLD语句是带上并发控制的GET语句 用宿主语言修改工作空间中元组的属性 用UPDATE语句将修改后的元组送回数据库中 UPDATE 工作空间名,2023/11/14,第二章 关系数据库,132,修改操作(续),例17 把95007学生从计算机科学系转到信息系。HOLD W(Student.Sno，Student.Sdetp):Student.Sno=95007（从Student关系中读出95007学生的数据）MOVE IS TO W.Sdept（用宿主语言进行修改）UPDATE W（把修改后的元组送回Student关系）,2023/11/14,第二章 关系数据库,133,（2）插入操作,步骤 用宿主语言在工作空间中建立新元组 用PUT语句把该元组存入指定关系中PUT 工作空间名（关系名）PUT语句只对一个关系操作,2023/11/14,第二章 关系数据库,134,插入操作(续),例18 学校新开设了一门2学分的课程“计算机组织与结构”，其课程号为8，直接先行课为6号课程。插入该课程元组 MOVE 8 TO W.Cno MOVE 计算机组织与结构 TO W.Cname MOVE 6 TO W.Cpno MOVE 2 TO W.Ccredit PUT W(Course),2023/11/14,第二章 关系数
