關(guān)系數(shù)據(jù)庫續(xù)課件

1、浙江中醫(yī)學(xué)院 計(jì)算機(jī)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論An Introduction to Database System第二章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(續(xù)）第1頁，共119頁。An Introduction to Database SystemChapter 4 Operations in Relational Model4.1 An Algebra of Relational OperationsOperation 運(yùn)算，操作Operator 算子Operand 操作數(shù)第2頁，共119頁。An Introduction to Database System第二章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫2.1 關(guān)系模型概述2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.3

2、 關(guān)系的完整性2.4 關(guān)系代數(shù)2.5 關(guān)系演算2.6 小結(jié)第3頁，共119頁。An Introduction to Database System2.4 關(guān)系代數(shù) 概述 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算 專門的關(guān)系運(yùn)算第4頁，共119頁。An Introduction to Database System概述1. 關(guān)系代數(shù)2. 運(yùn)算的三要素3. 關(guān)系代數(shù)運(yùn)算的三個(gè)要素4. 關(guān)系代數(shù)運(yùn)算的分類5. 表示記號第5頁，共119頁。An Introduction to Database System概述1.關(guān)系代數(shù)一種抽象的查詢語言用對關(guān)系的運(yùn)算來表達(dá)查詢第6頁，共119頁。An Introduction to Dat

3、abase System概述(續(xù))2關(guān)系代數(shù)運(yùn)算的三個(gè)要素運(yùn)算對象：關(guān)系運(yùn)算結(jié)果：關(guān)系運(yùn)算符：四類第7頁，共119頁。An Introduction to Database System概述(續(xù))集合運(yùn)算符將關(guān)系看成元組的集合運(yùn)算是從關(guān)系的“水平”方向即行的角度來進(jìn)行專門的關(guān)系運(yùn)算符不僅涉及行而且涉及列算術(shù)比較符輔助專門的關(guān)系運(yùn)算符進(jìn)行操作邏輯運(yùn)算符輔助專門的關(guān)系運(yùn)算符進(jìn)行操作第8頁，共119頁。An Introduction to Database System集合運(yùn)算符-并差交廣義笛卡爾積比較運(yùn)算符 大于大于等于小于小于等于等于不等于運(yùn)算符含義運(yùn)算符含義表2.4 關(guān)系代數(shù)運(yùn)算符 概述(續(xù))

4、第9頁，共119頁。An Introduction to Database System專門的關(guān)系運(yùn)算符 選擇投影連接除邏輯運(yùn)算符 非與或運(yùn)算符含義運(yùn)算符含義表2.4 關(guān)系代數(shù)運(yùn)算符（續(xù)） 概述(續(xù))第10頁，共119頁。An Introduction to Database System概述(續(xù))4關(guān)系代數(shù)運(yùn)算的分類 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算 并、差、交、廣義笛卡爾積專門的關(guān)系運(yùn)算 選擇、投影、連接、除第11頁，共119頁。An Introduction to Database System概述(續(xù))5表示記號 （1） R，tR，tAi 設(shè)關(guān)系模式為R(A1，A2，An)它的一個(gè)關(guān)系設(shè)為R。tR表示t

5、是R的一個(gè)元組tAi則表示元組t中相應(yīng)于屬性Ai的一個(gè)分量 第12頁，共119頁。An Introduction to Database System概述(續(xù))（2） A，tA， A 若A=Ai1，Ai2，Aik，其中Ai1，Ai2，Aik是A1，A2，An中的一部分，則A稱為屬性列或域列。tA=(tAi1，tAi2，tAik)表示元組t在屬性列A上諸分量的集合。A則表示A1，A2，An中去掉Ai1，Ai2，Aik后剩余的屬性組。 第13頁，共119頁。An Introduction to Database System概述(續(xù))（3） tr ts R為n目關(guān)系，S為m目關(guān)系。tr R，tsS

6、， tr ts稱為元組的連接。它是一個(gè)n + m列的元組，前n個(gè)分量為R中的一個(gè)n元組，后m個(gè)分量為S中的一個(gè)m元組。 第14頁，共119頁。An Introduction to Database System概述(續(xù))4）象集Zx 給定一個(gè)關(guān)系R（X，Z），X和Z為屬性組。當(dāng)tX=x時(shí)，x在R中的象集（Images Set）為： Zx=tZ|t R，tX=x 它表示R中屬性組X上值為x的諸元組在Z上分量的集合。 第15頁，共119頁。An Introduction to Database System2.4 關(guān)系代數(shù) 概述傳統(tǒng)的集合運(yùn)算 專門的關(guān)系運(yùn)算第16頁，共119頁。An Introd

7、uction to Database System2.4.1 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算并差交廣義笛卡爾積第17頁，共119頁。An Introduction to Database System1. 并（Union）R和S具有相同的目n（即兩個(gè)關(guān)系都有n個(gè)屬性）相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域RS 仍為n目關(guān)系，由屬于R或?qū)儆赟的元組組成 RS = t|t Rt S 第18頁，共119頁。An Introduction to Database System并(續(xù))ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSRS 第1

8、9頁，共119頁。An Introduction to Database System2. 差（Difference）R和S具有相同的目n相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域R - S 仍為n目關(guān)系，由屬于R而不屬于S的所有元組組成 R -S = t|tRtS 第20頁，共119頁。An Introduction to Database System差(續(xù))ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSR-S 第21頁，共119頁。An Introduction to Database System3. 交（Intersection）R和S具有相同

9、的目n相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域RS仍為n目關(guān)系，由既屬于R又屬于S的元組組成 RS = t|t Rt S RS = R (R-S）第22頁，共119頁。An Introduction to Database System交 (續(xù))ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b2c2a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSR S 第23頁，共119頁。An Introduction to Database System4. 廣義笛卡爾積（Extended Cartesian Product）Rn目關(guān)系，k1個(gè)元組Sm目關(guān)系，k2個(gè)元組RS 列：（n+m）列的元組的集合元組

10、的前n列是關(guān)系R的一個(gè)元組后m列是關(guān)系S的一個(gè)元組行：k1k2個(gè)元組RS = tr ts |tr R tsS 第24頁，共119頁。An Introduction to Database System廣義笛卡爾積 (續(xù))ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1a1b1c1a1b1c1a1b2c2a1b2c2a1b2c2a2b2c1a2b2c1a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSR S ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1第25頁，共119頁。An Introduction t

11、o Database System2.4 關(guān)系代數(shù)概述傳統(tǒng)的集合運(yùn)算專門的關(guān)系運(yùn)算第26頁，共119頁。An Introduction to Database System2.4.2 專門的關(guān)系運(yùn)算選擇投影連接除第27頁，共119頁。An Introduction to Database System1. 選擇（Selection） 1) 選擇又稱為限制（Restriction）2) 選擇運(yùn)算符的含義在關(guān)系R中選擇滿足給定條件的諸元組 F(R) = t|tRF(t)= 真F：選擇條件，是一個(gè)邏輯表達(dá)式，基本形式為： ( X1Y1 ) ( X2Y2 )：比較運(yùn)算符（，或）X1，Y1等：屬性名、常

12、量、簡單函數(shù)；屬性名也可以用它的序號來代替；：邏輯運(yùn)算符（或） ：表示任選項(xiàng)：表示上述格式可以重復(fù)下去第28頁，共119頁。An Introduction to Database System選擇（續(xù)）3) 選擇運(yùn)算是從行的角度進(jìn)行的運(yùn)算 4) 舉例設(shè)有一個(gè)學(xué)生-課程數(shù)據(jù)庫，包括學(xué)生關(guān)系Student、課程關(guān)系Course和選修關(guān)系SC。第29頁，共119頁。An Introduction to Database System選擇（續(xù)）學(xué) 號Sno姓 名Sname性 別Ssex年 齡Sage所 在 系Sdept95001李勇男20CS95002劉晨女19IS95003王敏女18MA95004張

13、立男19IS(a) Student例1例2例4例3例9第30頁，共119頁。An Introduction to Database System選擇（續(xù)）(b)Course課程號課程名先行課學(xué)分CnoCnameCpnoCcredit1數(shù)據(jù)庫542數(shù)學(xué)23信息系統(tǒng)144操作系統(tǒng)635數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)746數(shù)據(jù)處理27PASCAL語言64例9第31頁，共119頁。An Introduction to Database System選擇（續(xù)）(c)SC學(xué) 號課 程 號成 績SnoCnoGrade9500119295001285950013889500229095002380例7例9第32頁，共119頁。An

14、 Introduction to Database System選擇（續(xù)）例1 查詢信息系（IS系）全體學(xué)生 Sdept = IS (Student)或 5 =IS (Student)結(jié)果： SnoSnameSsexSageSdept95002劉晨女19IS95004張立男19IS第33頁，共119頁。An Introduction to Database System選擇（續(xù)）例2 查詢年齡小于20歲的學(xué)生 Sage 20(Student) 或 4 20(Student)結(jié)果： SnoSnameSsexSageSdept95002劉晨女19IS95003王敏女18MA95004張立男19IS

15、第34頁，共119頁。An Introduction to Database System2. 投影（Projection） 1）投影運(yùn)算符的含義從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系 A(R) = tA | t R A：R中的屬性列第35頁，共119頁。An Introduction to Database System2. 投影（Projection） 2）投影操作主要是從列的角度進(jìn)行運(yùn)算但投影之后不僅取消了原關(guān)系中的某些列，而且還可能取消某些元組（避免重復(fù)行）第36頁，共119頁。An Introduction to Database System投影（續(xù)）3) 舉例例3 查詢學(xué)生的姓名和所

16、在系即求Student關(guān)系上學(xué)生姓名和所在系兩個(gè)屬性上的投影 Sname，Sdept(Student)或 2，5(Student)結(jié)果：第37頁，共119頁。An Introduction to Database System投影（續(xù)）SnameSdept李勇CS劉晨IS王敏MA張立IS第38頁，共119頁。An Introduction to Database System投影（續(xù)）例4 查詢學(xué)生關(guān)系Student中都有哪些系 Sdept(Student)結(jié)果：SdeptCSISMA第39頁，共119頁。An Introduction to Database System3. 連接（Join

17、） 1）連接也稱為連接2）連接運(yùn)算的含義從兩個(gè)關(guān)系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定條件的元組 R S = | tr Rts StrAtsB A和B：分別為R和S上度數(shù)相等且可比的屬性組：比較運(yùn)算符連接運(yùn)算從R和S的廣義笛卡爾積RS中選?。≧關(guān)系）在A屬性組上的值與（S關(guān)系）在B屬性組上值滿足比較關(guān)系的元組。 ABtr ts第40頁，共119頁。An Introduction to Database System 連接(續(xù)) 3）兩類常用連接運(yùn)算等值連接（equijoin） 什么是等值連接為“”的連接運(yùn)算稱為等值連接 等值連接的含義從關(guān)系R與S的廣義笛卡爾積中選取A、B屬性值相等的那些元組，即等值

18、連接為： R S = | tr Rts StrA = tsB A=Btr ts第41頁，共119頁。An Introduction to Database System 連接(續(xù)) 自然連接（Natural join） 什么是自然連接自然連接是一種特殊的等值連接兩個(gè)關(guān)系中進(jìn)行比較的分量必須是相同的屬性組在結(jié)果中把重復(fù)的屬性列去掉自然連接的含義R和S具有相同的屬性組B R S = | tr Rts StrB = tsB tr ts第42頁，共119頁。An Introduction to Database System連接(續(xù))4）一般的連接操作是從行的角度進(jìn)行運(yùn)算。 自然連接還需要取消重復(fù)列，

19、所以是同時(shí)從行和列的角度進(jìn)行運(yùn)算。 ABRS第43頁，共119頁。An Introduction to Database System連接(續(xù))5）舉例 例5 ABCa1b15a1b26a2b38a2b412BEb13b27b310b32b52RS第44頁，共119頁。An Introduction to Database System連接(續(xù)) R S AR.BCS.BEa1b15b27a1b15b310a1b26b27a1b26b310a2b38b310 CE第45頁，共119頁。An Introduction to Database System連接(續(xù)) 等值連接 R S R.B=S.

20、B AR.BCS.BEa1b15b13a1b26b27a2b38b310a2b38b32第46頁，共119頁。An Introduction to Database System連接(續(xù)) 自然連接 R S ABCEa1b153a1b267a2b3810a2b382第47頁，共119頁。An Introduction to Database System4）象集Z 給定一個(gè)關(guān)系R（X，Z），X和Z為屬性組。當(dāng)tX=x時(shí)，x在R中的象集（Images Set）為： Zx=tZ|t R，tX=x 它表示R中屬性組X上值為x的諸元組在Z上分量的集合。 第48頁，共119頁。An Introducti

21、on to Database System4）象集ZABCa1b1c2a2b3c7a3b4c6a1b2c3a4b6c6a2b2c3a1b2c1BCDb1c2d1b2c1d1b2c3d2RSAa1RS第49頁，共119頁。An Introduction to Database System4. 除（Division） 給定關(guān)系R (X，Y) 和S (Y，Z)，其中X，Y，Z為屬性組。R中的Y與S中的Y可以有不同的屬性名，但必須出自相同的域集。R與S的除運(yùn)算得到一個(gè)新的關(guān)系P(X)，P是R中滿足下列條件的元組在X屬性列上的投影：元組在X上分量值x的象集Yx包含S在Y上投影的集合。 RS = tr

22、X | tr RY (S) Yx Yx：x在R中的象集，x = trX第50頁，共119頁。An Introduction to Database System除(續(xù))2）除操作是同時(shí)從行和列角度進(jìn)行運(yùn)算3）舉例例6 (p62)RS第51頁，共119頁。An Introduction to Database System除(續(xù))ABCa1b1c2a2b3c7a3b4c6a1b2c3a4b6c6a2b2c3a1b2c1BCDb1c2d1b2c1d1b2c3d2RSAa1RS第52頁，共119頁。An Introduction to Database System分析：在關(guān)系R中，A可以取四個(gè)值a

23、1，a2，a3，a4 a1的象集為 (b1，c2)，(b2，c3)，(b2，c1)a2的象集為 (b3，c7)，(b2，c3)a3的象集為 (b4，c6)a4的象集為 (b6，c6)S在(B，C)上的投影為 (b1，c2)，(b2，c1)，(b2，c3) 只有a1的象集包含了S在(B，C)屬性組上的投影所以 RS =a1 第53頁，共119頁。An Introduction to Database System5綜合舉例 以學(xué)生-課程數(shù)據(jù)庫為例 (P.59)例7 查詢至少選修1號課程和3號課程的學(xué)生號碼首先建立一個(gè)臨時(shí)關(guān)系K： 然后求：Sno.Cno(SC)KCno 1 3第54頁，共119頁

24、。An Introduction to Database System綜合舉例(續(xù))例 7續(xù) Sno.Cno(SC)95001象集1，2，395002象集2，3 Cno(K)=1，3 于是：Sno.Cno(SC)K=95001SnoCno950011950012950013950022950023第55頁，共119頁。An Introduction to Database System綜合舉例(續(xù))例 8 查詢選修了2號課程的學(xué)生的學(xué)號。 Sno（Cno=2（SC） 95001，95002第56頁，共119頁。An Introduction to Database System綜合舉例(續(xù))例

25、9 查詢至少選修了一門其直接先行課為5號課程的課程的學(xué)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) 第57頁，共119頁。An Introduction to Database System綜合舉例(續(xù))例10 查詢選修了全部課程的學(xué)生號碼和姓名。 Sno，Cno（SC）Cno（Course） Sno，Sname（Student） 第58頁，共119頁。An Introduc

26、tion to Database System小結(jié) l關(guān)系代數(shù)運(yùn)算關(guān)系代數(shù)運(yùn)算并、差、交、笛卡爾積、投影、選擇、連接、除基本運(yùn)算并、差、笛卡爾積、投影、選擇交、連接、除可以用5種基本運(yùn)算來表達(dá) 引進(jìn)它們并不增加語言的能力，但可以簡化表達(dá)第59頁，共119頁。An Introduction to Database System小結(jié)(續(xù)) l關(guān)系代數(shù)表達(dá)式關(guān)系代數(shù)運(yùn)算經(jīng)有限次復(fù)合后形成的式子l 典型關(guān)系代數(shù)語言ISBL（Information System Base Language）由IBM United Kingdom研究中心研制用于PRTV（Peterlee Relational Test

27、Vehicle）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 第60頁，共119頁。An Introduction to Database System第二章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫2.1 關(guān)系模型概述2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.3 關(guān)系的完整性2.4 關(guān)系代數(shù)2.5 關(guān)系演算2.6 小結(jié)第61頁，共119頁。An Introduction to Database System2.5 關(guān)系演算 關(guān)系演算以數(shù)理邏輯中的謂詞演算為基礎(chǔ)種類：按謂詞變元不同分類1.元組關(guān)系演算： 以元組變量作為謂詞變元的基本對象 元組關(guān)系演算語言ALPHA2.域關(guān)系演算： 以域變量作為謂詞變元的基本對象 域關(guān)系演算語言QBE第62頁，共119頁。An Introduc

28、tion to Database System2.5.1 元組關(guān)系演算語言ALPHA由E.F.Codd提出INGRES所用的QUEL語言是參照ALPHA語言研制的語句檢索語句GET更新語句PUT，HOLD，UPDATE，DELETE，DROP第63頁，共119頁。An Introduction to Database System一、檢索操作 語句格式： GET工作空間名 （定額）（表達(dá)式1） ：操作條件 DOWN/UP 表達(dá)式2定額：規(guī)定檢索的元組個(gè)數(shù)格式： 數(shù)字表達(dá)式1：指定語句的操作對象格式：關(guān)系名| 關(guān)系名. 屬性名| 元組變量. 屬性名| 集函數(shù) ， 操作條件：將操作結(jié)果限定在滿足條

29、件的元組中格式： 邏輯表達(dá)式表達(dá)式2：指定排序方式格式： 關(guān)系名. 屬性名| 元組變量. 屬性名， 第64頁，共119頁。An Introduction to Database System檢索操作 (續(xù))(1) 簡單檢索(即不帶條件的檢索)(2) 限定的檢索(即帶條件的檢索)(3) 帶排序的檢索(4) 帶定額的檢索(5) 用元組變量的檢索(6) 用存在量詞的檢索第65頁，共119頁。An Introduction to Database System檢索操作 (續(xù))(7) 帶有多個(gè)關(guān)系的表達(dá)式的檢索(8) 用全稱量詞的檢索(9) 用兩種量詞的檢索(10) 用蘊(yùn)函（Implication）的檢

30、索(11) 集函數(shù)第66頁，共119頁。An Introduction to Database System（1）簡單檢索 GET工作空間名 （表達(dá)式1）例1 查詢所有被選修的課程號碼。 GET W (SC.Cno)例2 查詢所有學(xué)生的數(shù)據(jù)。 GET W (Student)第67頁，共119頁。An Introduction to Database System（2）限定的檢索格式 GET工作空間名（表達(dá)式1）：操作條件例3 查詢信息系(IS)中年齡小于20歲的學(xué)生的學(xué)號和年齡。 GET W (Student.Sno，Student.Sage): Student.Sdept=IS Studen

31、t.Sage19第100頁，共119頁。An Introduction to Database System條件查詢（與條件）例4 求計(jì)算機(jī)科學(xué)系年齡大于19歲的學(xué)生的學(xué)號。方法（1）：把兩個(gè)條件寫在同一行上StudentSnoSnameSsexSageSdeptP.9500119CS第101頁，共119頁。An Introduction to Database System條件查詢（續(xù)） 方法（2）：把兩個(gè)條件寫在不同行上，但使 用相同的示例元素值StudentSnoSnameSsexSageSdeptP.95001P.9500119CS 第102頁，共119頁。An Introductio

32、n to Database System條件查詢（續(xù)）例5 查詢既選修了1號課程又選修了2號課程的學(xué)生的學(xué)號。 SCSnoCno GradeP.95001P.9500112第103頁，共119頁。An Introduction to Database System條件查詢（續(xù)）例6 查詢計(jì)算機(jī)科學(xué)系或者年齡大于19歲的學(xué)生的學(xué)號。StudentSnoSnameSsexSageSdeptP.95001P.9500219CS 第104頁，共119頁。An Introduction to Database System 多表連接例7 查詢選修1號課程的學(xué)生姓名。 注意：示例元素Sno是連接屬性，其值

33、在兩個(gè)表中要相同。 SCSnoCno Grade950011StudentSnoSnameSsexSageSdept95001P.李勇第105頁，共119頁。An Introduction to Database System條件查詢（非條件）例8 查詢未選修1號課程的學(xué)生姓名 思路：顯示學(xué)號為95001的學(xué)生名字，而該學(xué)生選修1號課程的情況為假SCSnoCno Grade950011 StudentSnoSnameSsexSageSdept95001P.李勇第106頁，共119頁。An Introduction to Database System條件查詢（續(xù)）例9 查詢有兩個(gè)人以上選修的課

34、程號思路：查詢這樣的課程1，它不僅被95001選修 而且也被另一個(gè)學(xué)生（95001）選修了SCSnoCno Grade95001.95001P.11第107頁，共119頁。An Introduction to Database System3. 集函數(shù)常用集函數(shù)：函 數(shù) 名功 能CNT對元組計(jì)數(shù)SUM求 總 和AVG求平均值MAX求最大值MIN求最小值第108頁，共119頁。An Introduction to Database System集函數(shù)（續(xù)）例10 查詢信息系學(xué)生的平均年齡。 StudentSnoSnameSsexSageSdeptP.AVG.ALL.IS第109頁，共119頁。An Introduction to Database System4.對查詢結(jié)果排序（續(xù)）例11 查全體男生的姓名，要求查詢結(jié)果按所在系升序排序，對相同系的學(xué)生按年齡降序排序。StudentSnoSnameSsexSageSdeptP.李勇男DO（2）.AO（1）.第110頁，共119頁。An Int