第2章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)

cocktail74@1第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)江西先鋒軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院主講：王浩本章主要內(nèi)容

1、關(guān)系模型的主要術(shù)語(yǔ)

2、關(guān)系的運(yùn)算

3、模型轉(zhuǎn)換

4、關(guān)系的完整性

5、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)例

關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二維表選擇、投影、連接等關(guān)系運(yùn)算關(guān)系操作集合關(guān)系模型插入、刪除、修改等數(shù)據(jù)操作

實(shí)體完整性關(guān)系的完整性域完整性參照完整性2.1關(guān)系模型的主要術(shù)語(yǔ)

2.1關(guān)系模型的主要術(shù)語(yǔ)

關(guān)系模型采用相互關(guān)聯(lián)而又相互獨(dú)立的多個(gè)二維表格來(lái)反映數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系。其數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)就是相互關(guān)聯(lián)又相互獨(dú)立的多個(gè)二維表。表行列碼項(xiàng)關(guān)系Table記錄Record字段Field關(guān)鍵字Key數(shù)據(jù)Data

2.1關(guān)系模型的主要術(shù)語(yǔ)

表（關(guān)系Table）：一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)于平常講的一張二維表，是具有相同性質(zhì)的記錄的集合。行（記錄Record）：表中的一行稱為一條記錄。列（字段Field）：表中的一列稱為字段，給每一列起一個(gè)名稱即字段名。碼（關(guān)鍵字Key）：唯一地標(biāo)識(shí)一條記錄的一個(gè)或若干個(gè)字段集合。

主碼（PrimaryKey）：被挑選出來(lái)作為表中記錄的唯一標(biāo)識(shí)的碼，一個(gè)表中只有一個(gè)主碼。

外碼（ForeignKey)：如果兩個(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系中具有相容或相同的碼，當(dāng)這個(gè)碼在一個(gè)關(guān)系中是主碼，則被稱為另一個(gè)關(guān)系的外碼。外碼表示兩個(gè)關(guān)系之間的聯(lián)系。項(xiàng)Data（數(shù)據(jù)）：行中的列值。2.1關(guān)系模型的主要術(shù)語(yǔ)字段記錄例：學(xué)生表數(shù)據(jù)主碼2.1關(guān)系模型的基本概念

例：學(xué)生選課系統(tǒng)中，其概念模型中有學(xué)生實(shí)體、課程實(shí)體以及選課聯(lián)系。學(xué)號(hào)（studentID）姓（studentName）性別（Sex）20100101張小麗女20100102王剛男20100103李平女20100104郭鵬男20100105劉翔男20100106吳飛男20100107張國(guó)強(qiáng)男20100108李國(guó)慶男2.1.2關(guān)系基本概念課程號(hào)（courseID）課程名（coursename）課程類別（typename）342101計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)專業(yè)課342102數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用專業(yè)課342103C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)專業(yè)課342104大學(xué)英語(yǔ)基礎(chǔ)課342105高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課學(xué)號(hào)（studentID）課程號(hào)（courseID）成績(jī)（Grade）20100102342103862010010134210179201001053421028120100107342104902010010834210192201001023421047520100107342105802010010634210170關(guān)系選課

外碼是指一個(gè)表中的某個(gè)列（非主碼）是另一個(gè)表的主碼，那么該列被稱為外碼。

關(guān)系學(xué)生

2.1關(guān)系模型的主要術(shù)語(yǔ)

需要關(guān)注的幾點(diǎn):1)關(guān)系中每一數(shù)據(jù)項(xiàng)不可再分，是最基本的數(shù)據(jù)單位。

2)每一列的數(shù)據(jù)項(xiàng)是同屬性的，列數(shù)根據(jù)需要而設(shè)，且各列的順序是任意的。

3)每一行由一個(gè)個(gè)體事物的諸多屬性構(gòu)成，且各行的順序可以是任意的。

4)一個(gè)關(guān)系是一張二維表，不允許有相同的列名，也不允許有相同的行。

5)支持?jǐn)?shù)據(jù)獨(dú)立性，因而可維護(hù)性、可擴(kuò)展性、可重用性都比較好。

2.1關(guān)系模型的主要術(shù)語(yǔ)

對(duì)某個(gè)班級(jí)的學(xué)生、任課教師、課程和成績(jī)的管理，就需要用到以下3張表格：學(xué)生表、課程表、成績(jī)表。這些表雖然各自是獨(dú)立的，但又相互關(guān)聯(lián)。例：查詢孫雯同學(xué)的影視文學(xué)成績(jī)，并找出其任課老師。

1)到《學(xué)生表》姓名字段找到“孫雯”，記下她的學(xué)號(hào)[2007230317]；

2）到《課程表》課程名字段找到“影視文學(xué)”，記下它的課程號(hào)[B0100260]；

3）到《成績(jī)表》，在學(xué)號(hào)列找到[2007230317]集合，然后在該集合的課程列找到[B0100260]，成績(jī)列就是李華偉同學(xué)的英語(yǔ)成績(jī)（72分）。

4）到《課程表》在課程編號(hào)字段找到[B0100260]，對(duì)應(yīng)任課教師列就是大學(xué)英語(yǔ)的任課教師（劉建臣）。2.2關(guān)系的運(yùn)算

關(guān)系的運(yùn)算包括選擇、投影、差、并、交、乘、除、連接等。在關(guān)系運(yùn)算中，變量是關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果仍然是關(guān)系。常用的關(guān)系運(yùn)算有：

1、選擇(select)：由滿足條件的記錄組成。

2、投影(project)：由某些字段的所有值組成。

3、連接(join)：由多個(gè)關(guān)系通過(guò)連接條件組成。

學(xué)號(hào)姓名性別班級(jí)家庭住址聯(lián)系電話99010301劉中雨女注會(huì)北京東城6395665599020201聞書敏女金融北京懷柔8935632199020202于小麗女金融北京宣武623678352.2關(guān)系的運(yùn)算1、選擇運(yùn)算

選擇是在關(guān)系R中選擇滿足給定條件的諸記錄；選擇運(yùn)算是從行的角度進(jìn)行的運(yùn)算。

僅選出【性別】為【女】的同學(xué)信息班級(jí)姓名性別注會(huì)劉中雨女注會(huì)林天力男注會(huì)王平男注會(huì)章聞天男金融聞書敏女金融于小麗女2.2關(guān)系的運(yùn)算2、投影運(yùn)算

投影是從關(guān)系R中選擇出若干字段組成新的關(guān)系。投影運(yùn)算是從列的角度進(jìn)行的運(yùn)算。

僅選出學(xué)生的【班級(jí)】【姓名】【性別】信息(3)連接連接運(yùn)算是二元關(guān)系運(yùn)算，是從兩個(gè)關(guān)系元組的所有組合中選取滿足一定條件的元組，由這些元組形成連接運(yùn)算的結(jié)果關(guān)系。其中條件表達(dá)式涉及到兩個(gè)關(guān)系中屬性的比較，該表達(dá)式的取值為邏輯的真或假。連接運(yùn)算中最為常用的是等值連接和自然連接。等值連接是指對(duì)關(guān)系R和S中按相同屬性的等值進(jìn)行的連接運(yùn)算，而自然連接是在等值連接中去掉重復(fù)列的連接運(yùn)算。2.1關(guān)系模型的概述學(xué)號(hào)數(shù)學(xué)語(yǔ)文990103038072990202018860990103029188990103047265990202026870990103017580學(xué)號(hào)姓名數(shù)學(xué)語(yǔ)文99010301劉中雨758099010302林天力916899010303王平807299010304章聞天726599020201聞書敏886099020202于小麗6870學(xué)號(hào)姓名性別班級(jí)家庭住址聯(lián)系電話99010301劉中雨女注會(huì)北京東城6395665599010302林天力男注會(huì)北京崇文6711737899010303王

平男注會(huì)北京豐臺(tái)6372891299010304章聞天男注會(huì)北京朝陽(yáng)6739135699020201聞書敏女金融北京懷柔8935632199020202于小麗女金融北京宣武623678352.2關(guān)系的運(yùn)算3、連接運(yùn)算連接運(yùn)算是二元關(guān)系運(yùn)算，是從兩個(gè)關(guān)系記錄的所有組合中選取滿足一定條件的記錄，由這些記錄形成連接運(yùn)算的結(jié)果關(guān)系。

連接【學(xué)生表】和【成績(jī)表】，從中選出學(xué)生的【數(shù)學(xué)】【語(yǔ)文】成績(jī)信息2.3模型轉(zhuǎn)換1、模型轉(zhuǎn)換的方法

概念模型向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換實(shí)際就是將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型，要將實(shí)體、實(shí)體的屬性和實(shí)體之間的聯(lián)系轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式。2.3模型轉(zhuǎn)換1）模型轉(zhuǎn)換遵循的原則

（1）一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。（2）一個(gè)m::n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。各實(shí)體的碼及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)為關(guān)系的屬性，關(guān)系的碼為各實(shí)體碼的組合。（3）一個(gè)1:n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。各實(shí)體的碼及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)為關(guān)系的屬性，關(guān)系的碼為n端實(shí)體的碼。（4）一個(gè)1:1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與任意一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。（5）具有相同嗎的關(guān)系模式可合并。

【例】實(shí)體部門（編號(hào)，名稱）與實(shí)體經(jīng)理（工號(hào)，姓名）之間的任職聯(lián)系是1:1聯(lián)系。E-R模型如圖所示。將其轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。11部門經(jīng)理任職名稱工號(hào)編號(hào)任職日期姓名11部門（編號(hào)，名稱）經(jīng)理（工號(hào)，姓名，編號(hào)，任職日期）2.3模型轉(zhuǎn)換【例】將圖書借閱系統(tǒng)的E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。

讀者編號(hào)姓名讀者類型已借數(shù)量圖書出版日期出版社編號(hào)書名定價(jià)借期還期借閱mn讀者（編號(hào)，姓名，讀者類型，已借數(shù)量）借閱（讀者編號(hào)，圖書編號(hào)，借期，還期）圖書（編號(hào)，書名，出版社，出版日期，定價(jià)）2.3模型轉(zhuǎn)換2.3模型轉(zhuǎn)換2、關(guān)系模型的優(yōu)化（3NF標(biāo)準(zhǔn)）（1）表內(nèi)的每一個(gè)值都只能被表達(dá)一次。

例：R1（職工，姓名，電話號(hào)碼）問(wèn)題：一人可能有1個(gè)辦公室電話號(hào)碼和1個(gè)家庭電話號(hào)碼。解決辦法：將電話號(hào)碼分為辦公室電話號(hào)碼和家庭電話號(hào)碼2個(gè)屬性。改為：R1（職工，姓名，辦公室電話號(hào)碼，家庭電話號(hào)碼）2.3模型轉(zhuǎn)換2、關(guān)系模型的優(yōu)化（3NF標(biāo)準(zhǔn)）（2）表內(nèi)的每一行都應(yīng)該被唯一標(biāo)識(shí)。

例：R2（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）問(wèn)題：若將學(xué)號(hào)定位關(guān)鍵字，一個(gè)學(xué)生選修多門課程，沒(méi)有被唯一標(biāo)識(shí)。解決辦法：將學(xué)號(hào)、課程號(hào)組合為關(guān)鍵字。改為R2（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）2.3模型轉(zhuǎn)換2、關(guān)系模型的優(yōu)化（3NF標(biāo)準(zhǔn)）（3）表內(nèi)不應(yīng)該存儲(chǔ)依賴于其他鍵的非鍵信息。例：R3（學(xué)號(hào)，姓名，系編號(hào)，系名稱，系地址）問(wèn)題：系編號(hào)，系名稱，系地址等字段將重復(fù)存儲(chǔ)。解決辦法：分為2個(gè)關(guān)系。改為：R31（學(xué)號(hào)，姓名，系編號(hào)）

R32（系編號(hào)，系名稱，系地址）2.3模型轉(zhuǎn)換3、模型轉(zhuǎn)換示例課本第19頁(yè)，例2.1思考：該模型有幾個(gè)實(shí)體，分析出各實(shí)體的主碼？哪些實(shí)體間有聯(lián)系，分析該聯(lián)系是哪種類型的聯(lián)系？并指出主碼和外碼。課本第20頁(yè)，例2.2思考：該模型有幾個(gè)實(shí)體，分析出各實(shí)體的主碼？哪些實(shí)體間有聯(lián)系，分析該聯(lián)系是哪種類型的聯(lián)系？并指出主碼和外碼。課堂練習(xí)：Ｅ-Ｒ圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，并指出主碼和外碼。倉(cāng)庫(kù)號(hào)面積電話號(hào)碼倉(cāng)庫(kù)職稱職工號(hào)姓名年齡職工開(kāi)工日期項(xiàng)目號(hào)預(yù)算項(xiàng)目課堂練習(xí)：將某工廠的倉(cāng)庫(kù)管理E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型供應(yīng)商號(hào)姓名地址電話號(hào)帳號(hào)供應(yīng)商（a）某工廠物資管理實(shí)體-聯(lián)系圖（E-R圖）零件號(hào)名稱規(guī)格單價(jià)供應(yīng)商號(hào)零件倉(cāng)庫(kù)號(hào)供應(yīng)商項(xiàng)目零件倉(cāng)庫(kù)職工mnnmn1n入庫(kù)存儲(chǔ)保管出庫(kù)m課堂練習(xí)：將某工廠的倉(cāng)庫(kù)管理E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型轉(zhuǎn)換出來(lái)的關(guān)系模型倉(cāng)庫(kù)（倉(cāng)庫(kù)號(hào)、面積、電話號(hào)碼）零件（零件號(hào)、名稱、規(guī)格、單價(jià)、供應(yīng)商號(hào)、倉(cāng)庫(kù)號(hào)）供應(yīng)商（供應(yīng)商號(hào)、姓名、地址、電話號(hào)碼、賬號(hào)）職工（職工號(hào)、姓名、年齡、職稱）項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)、預(yù)算、開(kāi)工日期）入庫(kù)（供應(yīng)商號(hào)、零件號(hào)）存儲(chǔ)（倉(cāng)庫(kù)號(hào)、零件號(hào)）出庫(kù)（項(xiàng)目號(hào)、零件號(hào)）保管（倉(cāng)庫(kù)號(hào)、職工號(hào)）課堂練習(xí)：將某工廠的倉(cāng)庫(kù)管理E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型2.3關(guān)系的完整性

數(shù)據(jù)的完整性有完整性規(guī)則來(lái)定義，關(guān)系模型的完整性規(guī)則是對(duì)關(guān)系的某種約束條件。1、實(shí)體完整性

實(shí)體完整性實(shí)施在行上。

規(guī)則：若屬性A是關(guān)系R的主屬性，則A不能取空值。解釋：在任何關(guān)系的任何一條記錄中，主屬性值的任一數(shù)據(jù)項(xiàng)都不允許為空值，而不僅是主碼不能取空。例如，在《學(xué)生表》中，因?qū)W號(hào)字段被設(shè)為主碼，不允許為空值，即每一個(gè)學(xué)生必須有一個(gè)對(duì)應(yīng)的學(xué)號(hào)。例如，在《成績(jī)表》中，學(xué)號(hào)和課程號(hào)組合成主碼，這兩個(gè)字段都不能取空值。2、域完整性（也稱用戶自定義完整性）

域完整性實(shí)施在列上。規(guī)則：由用戶針對(duì)某一具體數(shù)據(jù)庫(kù)的約束條件，把屬性限制在一個(gè)有限的集合中。解釋：它由應(yīng)用環(huán)境決定，反映了某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語(yǔ)義要求。如數(shù)據(jù)類型、格式、值域范圍、是否允許空值等。例如，學(xué)生的性別只能是“男”或“女”兩種可能，不能是其它值。例如，成績(jī)的取值只能限制在數(shù)字0～100之間才合乎情理。例如，年齡只能是大于“0”的正整數(shù)。2.3關(guān)系的完整性2.3關(guān)系的完整性3、參照完整性

實(shí)體與實(shí)體之間往往存在某種依存關(guān)系，這種依存關(guān)系叫做聯(lián)系。在關(guān)系模型中實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系都是用關(guān)系來(lái)描述的，這樣就自然存在著關(guān)系與關(guān)系間的引用，即關(guān)系參照的完整性。在一個(gè)關(guān)系模型中，關(guān)系R中的外碼對(duì)應(yīng)另一個(gè)關(guān)系S的主碼（關(guān)系R和S不一定是不同的關(guān)系），關(guān)系R中外碼的取值要參照另一個(gè)關(guān)系S主碼的取值。此時(shí)，R為參照關(guān)系，S為被參照關(guān)系。參照完整性規(guī)則：定義外碼與主碼之間的引用和參照規(guī)則，參照關(guān)系的外碼取值不能超出被參照關(guān)系的主碼取值。。2.4關(guān)系的完整性4、完整性檢查

1）執(zhí)行插入（INSERT）記錄操作時(shí)的檢查。檢查實(shí)體完整性=>檢查參照完整性=>檢查域完整性。

2）執(zhí)行刪除（DELETE）記錄操作時(shí)的檢查。僅檢查參照完整性，不檢查實(shí)體完整性和域完整性。

3）執(zhí)行修改（UPDATE）記錄操作時(shí)的檢查。先刪除記錄，再插入記錄。例：學(xué)生表（學(xué)號(hào)，姓名，性別，入學(xué)時(shí)間，出生日期，籍貫）成績(jī)表（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）向?qū)W生表中插入記錄沒(méi)有限制；向成績(jī)表中插入記錄時(shí)，學(xué)號(hào)不能為空值，且要求學(xué)號(hào)的值必須是從《學(xué)生表》的主碼學(xué)號(hào)中選取的值。刪除課程表中某個(gè)學(xué)生的成績(jī)記錄沒(méi)有限制；刪除學(xué)生表中某個(gè)學(xué)生的記錄，則要檢查成績(jī)表中是否有該學(xué)生的成績(jī)記錄，若有，要么不能刪除該學(xué)生記錄，要么將該學(xué)生的成績(jī)記錄級(jí)聯(lián)刪除。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的一般步驟

1、確立建立數(shù)據(jù)庫(kù)的目的：用數(shù)據(jù)庫(kù)管理哪些數(shù)據(jù)，有哪些需求和功能。

2、確定所需要的表：把信息分成各個(gè)獨(dú)立的主題，每一主題可以是數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)表。

3、確定所需要的字段：每個(gè)表中要保存哪些信息。

4、確定關(guān)系：分析每個(gè)表，確定表中的數(shù)據(jù)和其他表中的數(shù)據(jù)有何關(guān)系。

5、改進(jìn)設(shè)計(jì)：對(duì)設(shè)計(jì)作進(jìn)一步分析，查找其中的錯(cuò)誤，需要時(shí)可調(diào)整設(shè)計(jì)。2.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)例

1、確立建立數(shù)據(jù)庫(kù)的目的：用數(shù)據(jù)庫(kù)管理哪些數(shù)據(jù)，有哪些需求和功能。

建立CJGL數(shù)據(jù)庫(kù)：《成績(jī)管理系統(tǒng)》不僅要對(duì)學(xué)生的成績(jī)進(jìn)行管理，還要對(duì)與學(xué)生成績(jī)有關(guān)的其他信息進(jìn)行管理，如學(xué)生的基本信息、系部信息、班級(jí)信息、課程信息等管理模塊，對(duì)每類信息的管理一般都應(yīng)具有增加、刪除、修改和查詢功能，有些信息還要對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。該系統(tǒng)的功能劃分設(shè)計(jì)框圖見(jiàn)下頁(yè)。2.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)例2.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)例“成績(jī)管理系統(tǒng)”功能劃分如下圖

2、確定所需要的表：把信息分成各個(gè)獨(dú)立的主題，每一主題可以是數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)表。

CJGL數(shù)據(jù)庫(kù)需設(shè)系部、班級(jí)、學(xué)生、課程、成績(jī)等5個(gè)數(shù)據(jù)表。

2.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)例

3、確定所需要的字段：每個(gè)表中要保存哪些信息。各個(gè)