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1、第2章关系数据库基础关系模型的基本概念l关系数据库系统是支持关系模型的数据库系统。l关系模型由数据结构、关系操作集合和完整性约束三部分组成。关系模型概述l在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟。而关系模型是数据库系统中最重要的一种模型。也是目前主要采用的数据模型，1970年由美国IBM公司SanJose研究室的研究员提出1.关系数据结构l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l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。2.关系操作l关系操作：采用集合操作方式，即操作
2、的对象和结果都是集合 这种操作方式也称为一次一集合的方式(set-at-a-time),而非关系数据模型的数据操作方式则为一次一记录的方式(record-at-a-time)。关系操作(续）l 关系模型中常用的关系操作包括两类：查询操作(Query)：选择(Select)、投影(Project)、连接(Join)、除(Divide)、并(Union)、交(Intersection)、差(Difference)等。更新操作：增加（Insert）、删除（Delete）、修改(Update)操作。表达关系操作的关系数据语言是一种非过程化的语言，即用户不必求助于循环结构就可以完成数据操作，它可以分为三
3、类：（1）关系代数语言（用对关系的运算来表达查询要求的方式。）（2）关系演算（用谓词来表达查询要求的方式。）（3）SQL（StructuredQueryLanguage）（介于关系代数和关系演算之间的语言，集成其优点，已成为关系数据库的标准语言）3.关系的三类完整性约束l实体完整性 通常由关系系统自动支持l参照完整性 早期系统不支持，目前大型系统能自动支持l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关系数据结构l关系模型建立在集合代数的基础上l关系数据结构的基本概念 关系 关系模式 关系数据库一、关系l 域（Domain）l 2.笛卡尔积
4、（CartesianProduct）l 3.关系（Relation）域（Domain）l 域是一组具有相同数据类型的值的集合。例 整数 实数 指定长度的字符串集合 介于某个取值范围的整数 男，女 介于某个取值范围的日期2.笛卡尔积（CartesianProduct）l 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=POSTGRADUAT
5、E=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)笛卡尔积（续)l 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。例l 3)分量（Component）笛卡尔积元素（d1，d2，dn）中的每一
6、个值di叫作一个分量。例笛卡尔积（续)l 4)基数（Cardinalnumber）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个元组笛卡尔积（续)l 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个元组可列成一张二维表3.关系（Relation）l 1)关系 D1D2Dn的子集叫作在域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）关系（续）l 1)关系(续)注意 关系是笛卡尔积的
7、有限子集。无限关系在数据库系统中是无意义的。由于笛卡尔积不满足交换律，即(d1，d2，dn)(d2，d1，dn)但关系满足交换律，即(d1，d2，di，dj，dn）=（d1，d2，dj，di，dn）（i，j=1，2，n）解决方法：为关系的每个列附加一个属性名以取消关系元组的有序性关系（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)关系名，属性名假设：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)
8、关系（续）l 2)元组 关系中的每个元素是关系中的元组，通常用t 表示。l 3)单元关系与二元关系 当n=1时，称该关系为单元关系（Unaryrelation）。当n=2时，称该关系为二元关系（Binaryrelation）。关系（续）l 4)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。关系（续）l 5)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。关系（续）l 6)码 候选码 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（Candidatekey）。候选码的
9、诸属性称为主属性（Primeattribute）。不包含在任何侯选码中的属性称为非码属性（Non-keyattribute）。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）。关系（续）l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（Primarykey）。关系（续）l 7)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关系（续）l 8)基本关系的性质 列是同质的（Homogene
10、ous）每一列中的分量是同一类型的数据，来自同一个域。不同的列可出自同一个域 其中的每一列称为一个属性 不同的属性要给予不同的属性名关系（续）例：上例中也可以只给出两个域：人（PERSON）=张清玫，刘逸，李勇，刘晨，王敏专业（SPECIALITY）=计算机专业，信息专业SAP关系的导师属性和研究生属性都从PERSON域中取值。为了避免混淆，必须给这两个属性取不同的属性名，而不能直接使用域名。例 如 定 义 导 师 属 性 名 为 SUPERVISOR-PERSON（或SUPERVISOR）研 究 生 属 性 名 为 POSTGRADUATE-PERSON（或POSTGRADUATE）SAP(
11、SUPERVISOR-PERSON,SPECIALITY,POSTGRADUATE-PERSON)关系（续）l基本关系的性质(续)列的顺序无所谓 列的次序可以任意交换 遵循这一性质的数据库产品(如ORACLE)，增加新属性时，永远是插至最后一列 但也有许多关系数据库产品没有遵循这一性质，例如FoxPro仍然区分了属性顺序关系（续）l基本关系的性质(续)任意两个元组不能完全相同 由笛卡尔积的性质决定 但许多关系数据库产品没有遵循这一性质。例如Oracle，FoxPro等都允许关系表中存在两个完全相同的元组，除非用户特别定义了相应的约束条件。关系（续）l基本关系的性质(续)行的顺序无所谓 行的次序可以任意交换 遵循这一性质的数据库产品(如ORACLE)，插入一个元组时永远插至最后一行 但也有许多关系数据库产品没有遵循这一性质，例如FoxPro仍然区分了元组的顺序关系（续）l基本关系的性质(续)分量必须取原子值 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二、关系模式l 1什么是关系模式l 2定义关系模式l 3.关系模式与关系1什么是关系模式l 关系模式（RelationSchema）是型，关系是值l 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 完整性约束条件 属性间的数据依赖关系集合