數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)與應(yīng)用演示講稿ppt課件

1、 數(shù)據(jù)庫(kù)根底與運(yùn)用主教材：新版教師：吳旻倩答疑：07056518第2章關(guān)系運(yùn)算2.1關(guān)系數(shù)據(jù)構(gòu)造關(guān)系數(shù)據(jù)構(gòu)造非常單一，它就是一張二維表有限制的。下面以集合論的觀念給出有關(guān)概念的方式化定義。1.域是具有一樣特性的數(shù)據(jù)集合。例如，男，女是一個(gè)域，它是有人類兩種性別的集合；東，南，西，北域；在一些計(jì)算機(jī)言語(yǔ)中，允許把一個(gè)域直接定義為一種數(shù)據(jù)類型。 記為：D1，D2，Dn。2.笛卡兒積是定義在一組域上的集合，假定一組域用D1，D2，Dn表示，那么它們的笛卡兒積表示為D1*D2*Dn，笛卡兒積中每個(gè)元素由下式給出：D1*D2*Dn=d1,d2,dn|diDi，1in,n1笛卡兒積中的每個(gè)元素又習(xí)慣稱為元

2、組，每個(gè)元組的一個(gè)值di稱為該元組的一個(gè)分量，n是域的個(gè)數(shù)，也是每個(gè)元組中分量的個(gè)數(shù)，具有n個(gè)分量的元組被稱為n元組。在D1，D2，Dn域中，假設(shè)任一個(gè)域di的基數(shù)所含元素的個(gè)數(shù)用mi表示，它們的笛卡兒積中所含元組的個(gè)數(shù)為m=m1*m2*mn。例2-1 設(shè)D1=1，3，D2=2，4，那么它們的笛卡兒積D1*D2為1，2，1，4，3，2，3，4。D1和D2的基數(shù)2和2，故D1*D2的基數(shù)為4，每個(gè)元素都是一個(gè)二元組。例2-2 設(shè)D1=學(xué)生=王力，趙火，孫平，D2=導(dǎo)師=劉華，張明， D3=專業(yè)=計(jì)算機(jī)，電子，那么它們的笛卡兒積D1*D2 *D3為王力，劉華，計(jì)算機(jī)，。每個(gè)元素都是一個(gè)三元組。D1

3、*D2 *D3的基數(shù)為3*2*2=12。該笛卡兒積給出了D1中的每個(gè)學(xué)生選擇D2中的每個(gè)導(dǎo)師學(xué)習(xí)D3中每個(gè)專業(yè)的一切能夠的組合情況。構(gòu)成笛卡兒積的n個(gè)域通常是互不一樣的，即對(duì)應(yīng)不同的集合，但也允許運(yùn)用一樣的域。例2-3 設(shè)D1=D2T，F(xiàn)， D3=0，1，那么它們的笛卡兒積D1*D2 *D3為：T，T，0，T，T，1，T，F(xiàn)，0，T，T，1，F(xiàn)，T，0，F(xiàn)，T，1，F(xiàn)，F(xiàn)，0，F(xiàn)，F(xiàn)，1基數(shù)元組例2-4 設(shè)D1=D2上海，大連，南京，廣州，那么它們的笛卡兒積D1*D2為上海，上海，上海，大連，表2-1笛卡兒積的二維表例如P35。3.關(guān)系關(guān)系是笛卡兒積的一個(gè)子集，假設(shè)笛卡兒積具有n個(gè)域，那么該笛

4、卡兒積上的關(guān)系被稱為n元關(guān)系。設(shè)D1，D2，Dn為n個(gè)域，那么該域上的關(guān)系用RD1，D2，Dn表示，R稱為關(guān)系名，R關(guān)系所包含的全部元組是D1*D2*，*Dn的一個(gè)子集。例2-5假定學(xué)生，導(dǎo)師和專業(yè)這三個(gè)域 為D1=學(xué)生=王力，趙火，孫平，D2=導(dǎo)師=劉華，張明， D3=專業(yè)=計(jì)算機(jī)，電子，那么這些域上的一種關(guān)系R學(xué)生，導(dǎo)師，專業(yè)假定如表2-2所示P35一個(gè)n元關(guān)系具有下面六個(gè)性質(zhì)：1.屬性，屬性名，屬性值2.直接采用域名？3.關(guān)系中的屬性次序無(wú)關(guān)實(shí)際上，實(shí)踐上4.關(guān)系中恣意兩個(gè)元組不允許完全一樣5.關(guān)系中元組的次序可以恣意6.一個(gè)元組中的每個(gè)屬性值都必需是單值例2-6設(shè)一種表構(gòu)造為學(xué)生號(hào)，姓

5、名，性別，專業(yè)，成果數(shù)學(xué)，物理，化學(xué)，有嵌套，不符合關(guān)系的要求。假設(shè)改為學(xué)生號(hào)，姓名，性別，專業(yè)，數(shù)學(xué)成果，物理成果，化學(xué)成果就變成了一個(gè)關(guān)系，也可以改為兩個(gè)關(guān)系，能夠含義更清楚。學(xué)生關(guān)系學(xué)生號(hào)，姓名，性別，專業(yè)成果關(guān)系學(xué)生號(hào)，數(shù)學(xué)，物理，化學(xué)查詢時(shí)經(jīng)過學(xué)生號(hào)將兩個(gè)關(guān)系銜接起來(lái)。4.關(guān)系方式是關(guān)系的型，即一個(gè)關(guān)系的詳細(xì)構(gòu)造，通常被方式化定義為：RU，D，DOM，F(xiàn)，I其中R為關(guān)系名，U為一切屬性名集合， D為關(guān)系的一切定義域的集合，該集合長(zhǎng)度必然小于等于屬性名集合的長(zhǎng)度，DOM為屬性向域映射的集合，它給出屬性和域之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即哪個(gè)屬性屬于哪個(gè)域，F(xiàn)為該關(guān)系中各屬性之間的數(shù)據(jù)依賴的集合，I為

6、該關(guān)系中所定義的完好性規(guī)那么的集合。例2-8 假定有一個(gè)學(xué)生關(guān)系方式，它的屬性名集合為學(xué)生號(hào)，姓名，性別，年齡，專業(yè)，那么一切屬性所對(duì)應(yīng)的域的集合D可定義為6位數(shù)字字符串，6個(gè)字節(jié)字符串，Sex男，女，1435，Course計(jì)算機(jī)，生物，機(jī)械，屬性向域映射的集合DOM為學(xué)生號(hào)屬于6位數(shù)字字符串域，姓名屬于6個(gè)字節(jié)字符串域，性別屬于Sex域，年齡屬于1435內(nèi)的整數(shù)域，專業(yè)屬于Course域。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中定義一個(gè)關(guān)系方式時(shí)，主要給出關(guān)系名和一切屬性名，其他都是輔助特性。例如屬性的域被作為屬性的類型和長(zhǎng)度來(lái)定義，其中必然包含了屬性向域的映射，屬性之間的數(shù)據(jù)依賴的分析主要是找出關(guān)系的主碼屬性，關(guān)系

7、的完好性規(guī)那么的建立是為了保證數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的正確性和一致性。一個(gè)關(guān)系方式可簡(jiǎn)化為：R(A1,A2,A3,An),即關(guān)系名屬性名組一個(gè)關(guān)系方式可簡(jiǎn)化為：R(A1,A2,A3,An),即關(guān)系名屬性名組如關(guān)系Student(Number,Name,Sex,Age,Course)主碼的屬性常放在前面并用下劃線作標(biāo)志；其他為普通屬性。關(guān)系方式只是一個(gè)關(guān)系的框架，具有該框架的一切元組才是該關(guān)系的值關(guān)系的內(nèi)容。關(guān)系的方式和關(guān)系的值共同確定了一個(gè)詳細(xì)關(guān)系。實(shí)踐系統(tǒng)允許空關(guān)系。關(guān)系方式和關(guān)系值是一個(gè)關(guān)系的兩個(gè)方面，定義關(guān)系方式 是為了規(guī)范和處置關(guān)系的值，處置關(guān)系值時(shí)必需按照方式去區(qū)分和標(biāo)識(shí)元組 中的每個(gè)分量，并了

8、解每個(gè)分量的語(yǔ)義。5.碼又稱為鍵、關(guān)鍵字。在關(guān)系中有超碼、侯選碼、主碼、備用碼、外碼等。超碼：關(guān)系中能獨(dú)一標(biāo)識(shí)每個(gè)元組的屬性或?qū)傩越M集?？捎卸鄠€(gè)超碼。侯選碼：關(guān)系中能獨(dú)一標(biāo)識(shí)每個(gè)元組的最少屬性或?qū)傩越M集?？捎卸鄠€(gè)侯選碼。主碼：從侯選碼中選擇一個(gè)作為該關(guān)系的主碼，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)將按主碼標(biāo)識(shí)和排序每個(gè)元組。一個(gè)關(guān)系在任一時(shí)辰至多只能有一個(gè)主碼，單在不同時(shí)辰可以指定不同的侯選碼作為主碼，當(dāng)然也可以不指定主碼。備用碼：除了主碼之外的一切侯選碼都是高關(guān)系的備用碼。一個(gè)關(guān)系能夠沒有備用碼，也能夠具有一個(gè)或多個(gè)備用碼。例2-9 設(shè)一個(gè)關(guān)系R為學(xué)生號(hào)，姓名，性別，年齡，專業(yè)，身份證號(hào)超碼：學(xué)生號(hào)，身份證號(hào)，屬性組

9、學(xué)生號(hào)，身份證號(hào)也是一個(gè)超碼。侯選碼：學(xué)生號(hào)，身份證號(hào)，備用碼：如選擇學(xué)生號(hào)為主碼，那么另一個(gè)侯選碼身份證號(hào)就是備用碼。外碼：在關(guān)系R1中的屬性或?qū)傩越M假設(shè)在另一個(gè)關(guān)系R2中作為主碼運(yùn)用，那么稱該屬性或?qū)傩越M為R1的外碼。例2-10 設(shè)R1學(xué)生號(hào)，姓名，性別，班級(jí)號(hào)，R2班級(jí)號(hào)，班級(jí)名，班主任，其中R1 中的班級(jí)號(hào)屬性在R2中是主碼，所以班級(jí)號(hào)是R1的外碼。假設(shè)把R2班級(jí)號(hào)，班級(jí)名，班主任，班長(zhǎng)，班長(zhǎng)屬性應(yīng)該與R1 中的主碼學(xué)生號(hào)屬性定義在同一域上，此時(shí)班長(zhǎng)屬性是R2的外碼。主屬性和非主屬性包含在任何侯選碼中的屬性都稱為該關(guān)系的主屬性，除主屬性外都是非主屬性。例2-11 在關(guān)系R為學(xué)生號(hào)，姓名

10、，性別，年齡，專業(yè)，身份證號(hào)中，主屬性：學(xué)生號(hào)，身份證號(hào)非主屬性：姓名，性別，年齡，專業(yè)R1學(xué)生號(hào)，姓名，性別，班級(jí)號(hào)，R2班級(jí)號(hào)，班級(jí)名，班主任，例2-12 設(shè)有三個(gè)關(guān)系，學(xué)生學(xué)生號(hào)，姓名，班級(jí)，課程課程號(hào)，課程名，學(xué)分，選課學(xué)生號(hào)，課程號(hào)，成果學(xué)生號(hào)是學(xué)生關(guān)系的主碼，是選課關(guān)系的外碼。課程號(hào)是課程關(guān)系的主碼，是選課關(guān)系的外碼。選課關(guān)系的主碼由學(xué)生號(hào)和課程號(hào)結(jié)合構(gòu)成，只需合并在一同才是獨(dú)一標(biāo)識(shí)元組的最少屬性集，該關(guān)系的主屬性為學(xué)生號(hào)和課程號(hào)，非主屬性為成果屬性。第2章關(guān)系運(yùn)算2.2關(guān)系完好性關(guān)系完好性就是關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的正確性、一致性和有效性。它包括實(shí)體完好性、參照完好性和用戶定義的完好性三

11、個(gè)方面。每種完好性都對(duì)應(yīng)有相應(yīng)的完好性規(guī)那么，都需求用戶在定義關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)給出相應(yīng)定義。1.實(shí)體完好性實(shí)體完好性規(guī)那么：關(guān)系的主碼不能取空值，或者說(shuō)任何關(guān)系中每個(gè)元組的主碼不能為空。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，用戶只需標(biāo)明一個(gè)關(guān)系的主碼，DBMS將自動(dòng)對(duì)該關(guān)系中的每個(gè)元組的主碼進(jìn)展檢查，假設(shè)發(fā)現(xiàn)主碼為空將給出錯(cuò)誤信息要求用戶糾正。有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，還允許用戶定義關(guān)系的備用碼，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)檢查。例2-13 設(shè)學(xué)生關(guān)系學(xué)生號(hào)，姓名，年齡，專業(yè)，籍貫學(xué)生號(hào)為主碼，每個(gè)學(xué)生必需有一個(gè)學(xué)生號(hào)，取空值為非法，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)回絕學(xué)生號(hào)為空的元組存在。實(shí)體完好性規(guī)那么例2-14 設(shè)選課關(guān)系學(xué)生號(hào)，課程號(hào)，成果主碼：學(xué)

12、生號(hào)，課程號(hào)，這兩個(gè)屬性值都不能為空。成果屬性允許為空。2.參照完好性在一個(gè)關(guān)系模型中，一個(gè)關(guān)系R1中的外碼對(duì)應(yīng)另一個(gè)關(guān)系R2中的主碼，R1中的外碼和R2中的主碼不但要定義在同一域上，而且要求外碼的取值不能超出主碼的取值，否那么將為非法數(shù)據(jù)。如R1課程號(hào)，課程名，學(xué)分，系號(hào)，R2系號(hào)，系名，系主任，辦公。*假設(shè)一個(gè)關(guān)系R1中外碼的取值要參照另一關(guān)系R2中主碼的取值，那么稱R1為參照關(guān)系、援用關(guān)系、子關(guān)系等，稱R2為被參照關(guān)系、被援用關(guān)系、父關(guān)系等，參照完好性規(guī)那么：在兩個(gè)參照和被參照關(guān)系中，參照關(guān)系中每個(gè)元組的外碼或者為空，或者等于被參照關(guān)系中某個(gè)元組的主碼。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，用戶只需給出一

13、對(duì)參照關(guān)系和被參照關(guān)系，并給出參照關(guān)系中的外碼，那么DBMS會(huì)自動(dòng)進(jìn)展檢查。在實(shí)施參照完好性的兩個(gè)關(guān)系中，通常父子關(guān)系是1對(duì)多；而子關(guān)系中的一個(gè)元組至多對(duì)應(yīng)父關(guān)系中的一個(gè)元組，這里包含著當(dāng)外碼為空時(shí)不對(duì)應(yīng)父關(guān)系中的任何元組。例2-15 設(shè)有五個(gè)關(guān)系：訂單訂單號(hào)，客戶號(hào)，雇員號(hào)，訂單日期訂單明細(xì)訂單號(hào)，商品號(hào)，單價(jià)，訂購(gòu)數(shù)量客戶客戶號(hào)，姓名，性別，聯(lián)絡(luò)，雇員雇員號(hào)，姓名，性別，柜臺(tái)，任務(wù)商品商品號(hào)，品牌號(hào)，型號(hào)，類別，產(chǎn)地，其中每個(gè)客戶可以簽定多個(gè)訂單，每個(gè)雇員也可以簽定多個(gè)訂單，每個(gè)訂單的客戶可以訂購(gòu)多種商品。圖2-1給出了這五種關(guān)系及其聯(lián)絡(luò)。3.用戶定義的完好性用戶定義的完好性規(guī)那么：包括對(duì)

14、每個(gè)關(guān)系每個(gè)屬性的取值限制或約束的詳細(xì)定義，它同其他兩個(gè)完好性規(guī)那么一樣也被記錄在DBMS的數(shù)據(jù)字典中，在數(shù)據(jù)庫(kù)操作時(shí)，DBMS會(huì)自動(dòng)根據(jù)各種完好性規(guī)那么進(jìn)展監(jiān)控，回絕不符合要求的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)。第2章關(guān)系運(yùn)算2.3關(guān)系運(yùn)算關(guān)系比普通的集合要復(fù)雜，對(duì)關(guān)系可采用傳統(tǒng)的集合運(yùn)算，也可以采用專門的運(yùn)算。2.3.1傳統(tǒng)的集合運(yùn)算包括并、交、差和笛卡兒積四種運(yùn)算。對(duì)應(yīng)符號(hào)、表示。設(shè)一個(gè)元組變量用t表示，那么t屬于一個(gè)關(guān)系R那么用tR表示，t不屬于R用tR表示。假定關(guān)系R中一個(gè)屬性用A表示，那么t.A就表示屬性A在元組t中的值。用元組t中的一個(gè)分量同其他值進(jìn)展比較需求用到六個(gè)比較運(yùn)算符：、又稱為運(yùn)算符。由

15、邏輯運(yùn)算符與、或、非銜接比較運(yùn)算式構(gòu)成邏輯表達(dá)式。1.并運(yùn)算具有完全一樣的構(gòu)造或方式R和S的并記作RS，用集合公式表示為： RS =t | tRt S即并運(yùn)算結(jié)果中的元組t 或者屬于R或者屬于S，包括同時(shí)屬于兩者。集合的并滿足交換率，即RS = S R。例2-16P42籃球喜好者足球喜好者=足、籃球喜好者=籃、足球喜好者(表2-3c)2.交運(yùn)算R和S的交記作RS，用集合公式表示為： R S =t | tRt S即交運(yùn)算結(jié)果中的元組t 既屬于R又屬于S同時(shí)集合的交滿足交換率，即R S= S R。例2-17P42籃球喜好者足球喜好者=足、籃球同時(shí)喜好者表2-4a3.差運(yùn)算R和S的交記作RS，用集合

16、公式表示為： R S =t | tRt S即差運(yùn)算結(jié)果中的元組t 只能屬于R但不能屬于S。集合的差不滿足交換率，即R - S S - R。例2-18P42籃球喜好者足球喜好者=不愛足球的籃球喜好者表2-4b4.笛卡兒積R (n個(gè)屬性)和S (m個(gè)屬性),那么它們的笛卡兒積仍是一個(gè)關(guān)系，該關(guān)系的構(gòu)造是R和S的構(gòu)造之銜接，即前n個(gè)屬性來(lái)自R，后m個(gè)屬性來(lái)自S，屬性的個(gè)數(shù)等于n+m，該關(guān)系的值是由R中的每個(gè)元組銜接S中的每個(gè)元組所構(gòu)成元組的集合。R和S的笛卡兒積記作RS ，用集合公式表示為： R S =t R tS | t RR tS S這闡明對(duì)于笛卡兒積運(yùn)算結(jié)果中的元組t，它的前n個(gè)分量t R屬于

17、R中的元組，后m個(gè)分量tS屬于S中的元組。假設(shè)設(shè)R和S分別具有k1和k2個(gè)元組，那么R S 中元組的個(gè)數(shù)為k1 k2 。由于在實(shí)踐運(yùn)用中需求思索關(guān)系中屬性的次序，所以關(guān)系的笛卡兒積不滿足交換率，即R S S R。 表 2-5c例2-19P43表2-5a 表2-5bABC11020315255364884025DEabbcABCDE11020ab11020bc3355882.3.2專門的關(guān)系運(yùn)算包括選擇、投影、銜接和除四種，對(duì)應(yīng)的運(yùn)算符分別用、表示。1.選擇運(yùn)算單目運(yùn)算，它從一個(gè)關(guān)系R中選擇滿足給定條件的一切元組，并同R具有一樣的構(gòu)造。選擇運(yùn)算提供了橫向劃分分割關(guān)系的手段。設(shè)F(t)為元組邏輯表

18、達(dá)式，當(dāng)值為真TRUE時(shí)，元組t 就被選擇出來(lái)，成為結(jié)果關(guān)系的一個(gè)元組。對(duì)關(guān)系R按條件F(t)做選擇運(yùn)算記為 F(t) (R)，用集合公式表示為： F(t) (R) = t | tR F(t) = TRUE例2-20P44 t.年級(jí)=1 t.年級(jí)=2 (R)姓名性別年級(jí)孫廣男2李玉男2劉兵男12.投影運(yùn)算單目運(yùn)算，它從一個(gè)關(guān)系R中按所需順序選取假設(shè)干個(gè)屬性構(gòu)成新關(guān)系，新關(guān)系的元組必然小于等于原關(guān)系R中的元組數(shù)，由于要從中去掉在新關(guān)系方式下反復(fù)的元組。選擇運(yùn)算提供了縱向劃分分割關(guān)系的手段。設(shè)t是R中的一個(gè)元組，A是要從R中投影出的屬性子集，那么用t.A表示t元組中屬性子集A所對(duì)應(yīng)的分量值，對(duì)關(guān)系

19、R按屬性本人A做投影運(yùn)算記為AR，用集合公式表示為：AR= t.A | tR例2-21P44課程號(hào)，成果R表2-7b課程號(hào)，學(xué)生號(hào)R表2-7c學(xué)生號(hào)R表2-7d 課程號(hào)R表2-7e3.銜接運(yùn)算雙目運(yùn)算，它把兩個(gè)關(guān)系R和S按相應(yīng)屬性值的比較條件銜接起來(lái)，它是R和S的笛卡兒積的一個(gè)子集。比較條件就是比較運(yùn)算表達(dá)式，相應(yīng)的銜接就稱為該運(yùn)算符銜接，如大于銜接、小于等于銜接、等于銜接等，總稱為銜接。假定P45對(duì)R和S按條件進(jìn)展銜接記作:R S R.A S.B或R R.A S.B S，用笛卡兒積和選擇運(yùn)算表示為：對(duì)R和S按條件進(jìn)展銜接記作R S R.A S.B或R R.A S.B S，用笛卡兒積和選擇運(yùn)算

20、表示為：R S R.A S.B = R.A S.B (RS) = t | tRR tS S R.A S.B = TRUE例2-22P45求R S R.BS.C和 R S R.C=S.C求R S R.BS.C表2-8a 關(guān)系R 表2-8c 大于銜接 表2-8b 關(guān)系SABCXC3025WR1820XK1220GL2530SF4335CD15TT20TF30FFR.AR.BR.CS.CS.DX.C301515TTX.C301520TF求R S R.C=S.C表2-8a 關(guān)系R 表2-8d 等于銜接 表2-8b 關(guān)系SABCXC3025WR1820XK1220GL2530SF4335CD15TT20TF30FFR.AR.BR.CS.CS.DXC301515TTWR182020TF在銜接運(yùn)算中，常用的銜接是等于銜接，即等值銜接。如在學(xué)生關(guān)系S、課程關(guān)系C、選課關(guān)系SC構(gòu)成的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，假設(shè)要查詢出每個(gè)學(xué)生所選每門課程的課程號(hào)和成果，就需求把學(xué)生關(guān)系和選課關(guān)系按學(xué)生號(hào)相等進(jìn)展等值銜接；假設(shè)要查詢每個(gè)學(xué)生所選每門課程的課程名、學(xué)分和成果，就需求首先把學(xué)生關(guān)系和選課關(guān)系按學(xué)生號(hào)等值銜接，再接著同課程關(guān)系按課程號(hào)等值銜接，然后再?gòu)闹型队俺鏊枨蟮膶傩?。?-23P