关系数据库基本原理关系模型和关系代数.pptx
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1、内容与要求内容与要求n知知识点点q(1)知)知识点一:关系模型概述点一:关系模型概述q(2)知)知识点二:关系数据点二:关系数据结构构q(3)知)知识点三:关系代数理点三:关系代数理论q(4)知)知识点四:关系数据点四:关系数据库标准准语言言SQLq(5)知)知识点五:关系数据点五:关系数据库的的规范化理范化理论q实验1 SQL语言的言的应用用n教学基本要求教学基本要求q了解关系数据了解关系数据结构的基本概念,了解关系模型的各种操作和关构的基本概念,了解关系模型的各种操作和关系代数的基本原理,掌握关系数据模型的完整性系代数的基本原理,掌握关系数据模型的完整性约束机制,束机制,掌掌握握SQL语言
2、,了解函数依言,了解函数依赖等基本概念,掌握关系模式的等基本概念,掌握关系模式的规范范化概念、方法、原理与化概念、方法、原理与过程。程。引言引言n关系模型是当前的主流关系模型是当前的主流逻辑数据模型数据模型 q由由IBM公司的高公司的高级研究研究员E.F.Codd于于1970年提出年提出 n应用广泛的原因:用广泛的原因:q单一的数据建模概念一的数据建模概念 q坚实的数学理的数学理论基基础 q提供高提供高级接口:数据接口:数据库语言言SQL关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型(关系模型(Relational Model)q用二用二维表格表示表格表示实体集,用关体集,用关键码表示表示实体
3、之体之间联系的数据模系的数据模型称型称为关系模型关系模型q理解理解n用二用二维表格(表格(table)表示表示实体集及其体集及其间联系,系,n用关用关键码(或(或键)进行数据行数据导航航n关系模型是关系模型是逻辑模型的一种,也具有三个要素模型的一种,也具有三个要素q关系数据关系数据结构构q关系操作关系操作q数据完整性数据完整性约束束规则关系模型的基本概念关系模型的基本概念n示例示例关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系数据关系数据结构:二构:二维表表q字段称字段称为属性,也称属性,也称为列(列(column)n反映事物的一个特征,每个字段都有字段名和字段反映事物的一个特征,每个字段都有字段
4、名和字段值n属性的取属性的取值范范围(所有可取所有可取值的集合的集合)称称为属性域属性域Domain n大写字母大写字母A、B、C、表示表示单个属性;大写字母个属性;大写字母、X、Y、Z 表示属性集表示属性集n小写字母小写字母a、b、c、表示属性表示属性值q记录称称为元元组(tuple),),也称也称为行(行(row)n记录类型称型称为关系模式,由模式名和属性列表关系模式,由模式名和属性列表组成成n元元组集合称集合称为关系(关系(relation)或或实例(例(instance),),也称也称为表格表格关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系数据关系数据结构:二构:二维表表q元元组用关用关键
5、字(字(Key word简称称键)来)来标识q属性个数称属性个数称为元数(元数(Arity),),也称也称为目目q元元组个数个数为基数(基数(Cardinality)一般术语一般术语关系模型术语关系模型术语字段、数据项字段、数据项属性属性记录类型记录类型关系模式关系模式记录记录1 1元组元组1 1记录记录2 2元组元组2 2记录记录3 3元组元组3 3记录记录4 4元组元组4 4字段值字段值属性值属性值文文件件关关系系R(A,B,C,D,E)关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关关键码(key,简称称键)q由一个或多个属性由一个或多个属性组成。在成。在实际使用中,有下列几种使用中,有下列几种
6、键q1)超)超键(Super Key)n其其值能唯一地决定其它所有属性的能唯一地决定其它所有属性的值的属性集的属性集q2)候候选键(Candidate Key)n不含多余属性的超不含多余属性的超键n其其值能唯一地决定关系中其它所有属性的能唯一地决定关系中其它所有属性的值、而它的任何真、而它的任何真子集无此性子集无此性质的属性或属性的属性或属性组 q3)主主键(Primary Key)n用用户选作元作元组标识的候的候选键,称,称为主主键(PK),),简称称键关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关关键码(key,简称称键)q4)候)候补键(Alternate Key)n主主键之外的候之外的候选键
7、q5)全)全键:由关系的所有属性构成的主由关系的所有属性构成的主键 q6)外)外键(Foreign Key,FK)n如果模式如果模式R中的属性中的属性K是其它模式的主是其它模式的主键,那么,那么K在模式在模式R中中称称为外外键n不是本关系的不是本关系的键,却引用了其它关系或本关系的,却引用了其它关系或本关系的键的属性或的属性或属性属性组q7)主属性与非主属性)主属性与非主属性nSUPPLY(供应商,零件名,工程名供应商,零件名,工程名)项目项目供应供应mp零件零件供应商供应商2.1 关系模型的基本概念关系模型的基本概念n示例示例q关系模式关系模式STUDENT(学号,姓名,性学号,姓名,性别,
8、出生日期,籍,出生日期,籍贯)q假假设:不允:不允许学生重名,学生重名,问:n(学号,姓名,性(学号,姓名,性别,出生日期,籍,出生日期,籍贯)?)?n(学号,性(学号,性别)?)?n(学号,姓名)?(学号,姓名)?n(学号)?(学号)?n(姓名)?(姓名)?n哪些是主属性?哪些是主属性?关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系的定关系的定义和性和性质q关系是一个属性数目相同的元关系是一个属性数目相同的元组的集合的集合n有限关系有限关系q在关系模型中,关系的在关系模型中,关系的规范性限制:范性限制:n1)关系中每一个属性)关系中每一个属性值都是不可分解的(原子的)都是不可分解的(原子的)n2
9、)关系中不允)关系中不允许出出现重复元重复元组(即不允(即不允许出出现相同的元相同的元组)n3)由于关系是一个集合,因此不考)由于关系是一个集合,因此不考虑元元组间的的顺序,即没序,即没有行序有行序q注:关系中元注:关系中元组的排列是有序的,取决于索引的排列是有序的,取决于索引n4)元)元组中的属性在理中的属性在理论上也是无序的,但使用上也是无序的,但使用时按按习惯考考虑列的列的顺序序关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的完整性关系模型的完整性规则q实体完整性体完整性规则(entity integrity rule)n关系内的关系内的约束束n每个关系都每个关系都应有一个主有一个主键n
10、每个元每个元组的主的主键的的值应当唯一;当唯一;组成主成主键的属性,不能有空的属性,不能有空值(NULL)q否否则,主,主键值就起不了惟一就起不了惟一标识元元组的作用的作用关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的完整性关系模型的完整性规则q实体完整性体完整性规则(entity integrity rule)n例如例如关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的完整性关系模型的完整性规则q参照完整性参照完整性规则(reference integrity rule)n不同关系或同一关系的不同元不同关系或同一关系的不同元组间的的约束束n参照完整性参照完整性规则的形式定的形式定义q如果属性
11、集如果属性集K是关系模式是关系模式R1的主的主键,K也是关系模式也是关系模式R2的的外外键,那么在,那么在R2的关系中,的关系中,K的取的取值只允只允许两种可能,或两种可能,或者者为空空值,或者等于,或者等于R1关系中某个主关系中某个主键值n规则的的实质:不允不允许引用不存在的引用不存在的实体体n在上述形式定在上述形式定义中中q关系模式关系模式R1的关系称的关系称为“参照关系参照关系”,也称,也称“主表主表”、“父表父表”q关系模式关系模式R2的关系称的关系称为“依依赖关系关系”,也称,也称“副表副表”、“子表子表”关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的完整性关系模型的完整性规则q参
12、照完整性参照完整性规则(reference integrity rule)n规则在具体使用在具体使用时,有三点,有三点变通:通:n外外键和相和相应主主键可以不同名,只要定可以不同名,只要定义在相同在相同值域上即可域上即可nR1和和R2可以是不同关系模式,也可以是同一个关系模式可以是不同关系模式,也可以是同一个关系模式q同一个关系模式中,表示了同一个关系中不同元同一个关系模式中,表示了同一个关系中不同元组之之间的的联系系n外外键值是否允是否允许空,空,应视具体具体问题而定而定q当外当外键属性是主属性是主键的的组成成分成成分时,不允,不允许为空空关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的完整
13、性关系模型的完整性规则q参照完整性参照完整性规则(reference integrity rule)n示例示例关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的完整性关系模型的完整性规则q用用户定定义的完整性的完整性规则n和数据的具体内容有关的和数据的具体内容有关的约束束n构建关系模式构建关系模式时,属性的数据,属性的数据类型,可能型,可能满足不了需求,需足不了需求,需要要显式定式定义额外的外的约束束规则说明明qCHECK()子句、触子句、触发器、断言、器、断言、过程程n说明明q各种各种DBMS产品品对完整性完整性约束的支持程度不同束的支持程度不同q 数据数据库中完整性中完整性约束束检查,由,由
14、DBMS实现对DB进行更新行更新(I/D/U)操作操作时检查,保,保证数据与数据与现实世界的一致性世界的一致性关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的完整性关系模型的完整性规则q用用户定定义的完整性的完整性规则n示例示例1关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的完整性关系模型的完整性规则q用用户定定义的完整性的完整性规则n示例示例2关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的三关系模型的三层体系体系结构构关系模型也遵循数据关系模型也遵循数据库的三的三级体系体系结构构q关系模式关系模式n记录类型称型称为关系模式关系模式n关系模式的集合就是数据关系模式的集合就是数据库的概念模式
15、,是的概念模式,是问题域数据的全域数据的全局局逻辑视图n是是对数据的特征描述,不涉及物理存数据的特征描述,不涉及物理存储方面的描述方面的描述n由数据定由数据定义语言(言(DDL)实现q定定义模式名、属性名、模式名、属性名、值域、模式主域、模式主键q定定义时,模式名和属性名一般都用英文,模式名和属性名一般都用英文单词表示表示关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的三关系模型的三层体系体系结构构关系模型也遵循数据关系模型也遵循数据库的三的三级体系体系结构构q关系模式关系模式 用户用户(应用程序应用程序)用户记录用户记录模式模式/内模式映像内模式映像外模式外模式模式模式内模式内模式DB模式模
16、式/外模式映像外模式映像关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的三关系模型的三层体系体系结构构关系模型也遵循数据关系模型也遵循数据库的三的三级体系体系结构构q子模式子模式n是用是用户所用到的局部数据的描述所用到的局部数据的描述n构建子模式构建子模式时,需要指出数据与关系模式中相,需要指出数据与关系模式中相应数据的数据的联系系n由数据定由数据定义语言(言(DDL)实现q定定义时需要考需要考虑用用户对数据的操作数据的操作权限限q对子模式的操作(如插入、修改、子模式的操作(如插入、修改、删除)是受限的除)是受限的关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的三关系模型的三层体系体系结构构关
17、系模型也遵循数据关系模型也遵循数据库的三的三级体系体系结构构q子模式子模式n例如例如q构建成构建成绩子模式子模式,要求要求显示学号、姓名、示学号、姓名、课程号和成程号和成绩G(S#,SNAME,C#,SCORE)关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的三关系模型的三层体系体系结构构关系模型也遵循数据关系模型也遵循数据库的三的三级体系体系结构构q子模式子模式 用户用户(应用程序应用程序)用户记录用户记录模式模式/内模式映像内模式映像外模式外模式模式模式内模式内模式DB模式模式/外模式映像外模式映像关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的三关系模型的三层体系体系结构构关系模型也遵循
18、数据关系模型也遵循数据库的三的三级体系体系结构构q存存储模式模式n在有些在有些DBMS中,关系存中,关系存储是作是作为文件看待的文件看待的n每个元每个元组就是一个就是一个记录n由于关系模式有由于关系模式有键,因此存,因此存储一个关系可用散列方法或索引一个关系可用散列方法或索引方法方法实现n如果关系的元如果关系的元组数目数目较少(少(100个以内),那么也可以用个以内),那么也可以用“堆文件堆文件”方式方式实现(即没有特定的次序)(即没有特定的次序)n可可对任意的属性集建立任意的属性集建立辅助索引助索引关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的形式定关系模型的形式定义和和优点点q关系模型的
19、三个要素关系模型的三个要素n1)关系数据)关系数据结构构q关系,二关系,二维表表q数据数据库中全部数据及其相互中全部数据及其相互联系都被系都被组织成成“关系关系”n2)关系操作)关系操作q一一组完完备的关系运算,支持的关系运算,支持对数据数据库的各种操作的各种操作q关系运算分成关系代数、关系演算和关系关系运算分成关系代数、关系演算和关系逻辑等三等三类n3)数据完整性)数据完整性约束束规则q实体完整性、参照完整性和用体完整性、参照完整性和用户自定自定义的完整性的完整性关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系模型的形式定关系模型的形式定义和和优点点q关系模型的关系模型的优点点n1)单一的数据一的
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