关系数据模型(数据库原理与应用).ppt

DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 第二章关系数据模型第二章关系数据模型教学内容教学内容掌握关系数据模型的基本概念掌握关系数据模型的基本概念理解关系数据库实现联系的方法理解关系数据库实现联系的方法理解关系完整性规则的含义理解关系完整性规则的含义熟悉使用关系代数表示查询的方法熟悉使用关系代数表示查询的方法教学重点教学重点关系代数关系代数教学难点教学难点关系数据库实现联系的方法关系数据库实现联系的方法DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 关系关系定义定义关系关系(Relation)是一个属性数目相同的元组集合是一个属性数目相同的元组集合学号学号 姓名姓名 性别性别 班级名称班级名称4001 张三张三女女04计算机计算机4002 李四李四男男04通信通信4010 王五王五男男04电子电子4011 赵六赵六女女04教育教育4015 丁一丁一女女04教育教育关系关系元组元组属性属性属性域男，女属性域男，女DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 关系关系关系模式关系模式由关系名和关系的属性集合组成，用于描述关系的框由关系名和关系的属性集合组成，用于描述关系的框架结构架结构如：学生如：学生(学号，姓名，性别，班级名称学号，姓名，性别，班级名称)关系的性质关系的性质P21DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 码码码码(Key)由一个或多个属性组成由一个或多个属性组成分类分类超码：能够唯一标识一个元组的属性或属性组超码：能够唯一标识一个元组的属性或属性组候选码：最小的超码，其任意真子集均不能成为超码候选码：最小的超码，其任意真子集均不能成为超码主码：用户选为元组标识的候选码主码：用户选为元组标识的候选码主码主码超码超码候选码候选码DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 关系数据库的联系关系数据库的联系外码外码如果一个关系的属性或属性组是另一个关系的主码，如果一个关系的属性或属性组是另一个关系的主码，则该属性或属性组称为该关系的外码则该属性或属性组称为该关系的外码外码是关系数据库实现数据之间联系的方法外码是关系数据库实现数据之间联系的方法学生学生学号学号 姓名姓名 性别性别 班级名称班级名称4001 张三张三女女04计算机计算机4002 李四李四男男04通信通信4010 王五王五男男04电子电子4011 赵六赵六女女04教育教育4015 丁一丁一女女04教育教育班级班级班级名称班级名称 系名称系名称 班主任班主任04计算机计算机计算机系计算机系刘武刘武04通信通信通信系通信系马文马文04电子电子通信系通信系郑强郑强04教育教育教育系教育系周亮周亮联系联系主码主码 外码外码DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 关系完整性规则关系完整性规则实体完整性实体完整性主码非空主码非空参照完整性参照完整性不含无效外码，外码可以为空不含无效外码，外码可以为空用户定义完整性用户定义完整性如：规定将成绩限制在如：规定将成绩限制在0100之间之间DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 数据字典与系统目录数据字典与系统目录数据字典中包括数据库中表的结构信息、索引、数据字典中包括数据库中表的结构信息、索引、用户、完整性约束、安全性约束等信息，以保证用户、完整性约束、安全性约束等信息，以保证数据库系统正确运行数据库系统正确运行系统目录是为系统建立的数据库，也是以表的形系统目录是为系统建立的数据库，也是以表的形式来存储式来存储P26图图2.8DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 关系代数关系代数关系代数是以关系为运算对象的一组高级运算的关系代数是以关系为运算对象的一组高级运算的集合集合分类：一元运算、二元运算分类：一元运算、二元运算关系关系输入输入运运算算输出输出新关系新关系关系关系输入输入关系关系输入输入运运算算输出输出新关系新关系DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 选择选择一元运算，从关系中选择满足条件的元组构成一一元运算，从关系中选择满足条件的元组构成一个新的关系个新的关系形式定义：形式定义：F(R)=t|t R F(t)=true为选择运算符，为选择运算符，F为选择条件，为选择条件，R为关系为关系t为元组，为元组，为逻辑与运算为逻辑与运算学生关系学生关系学号学号 姓名姓名 性别性别 班级名称班级名称4001 张三张三女女04计算机计算机4002 李四李四男男04通信通信4010 王五王五男男04电子电子4011 赵六赵六女女04教育教育4015 丁一丁一女女04教育教育性别性别=男男(学生学生)男学生关系男学生关系学号学号 姓名姓名 性别性别 班级名称班级名称4002 李四李四男男04通信通信4010 王五王五男男04电子电子DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 投影投影一元运算，从关系中选择某些属性列构成一个新一元运算，从关系中选择某些属性列构成一个新关系关系形式定义：形式定义：A(R)=tA|t RA为关系为关系R中的属性列集中的属性列集学生关系学生关系学号学号 姓名姓名 性别性别 班级名称班级名称4001 张三张三女女04计算机计算机4002 李四李四男男04通信通信4010 王五王五男男04电子电子4011 赵六赵六女女04教育教育4015 丁一丁一女女04教育教育姓名，班级姓名，班级(学生学生)名单关系名单关系姓名姓名 班级名称班级名称张三张三 04计算机计算机李四李四 04通信通信王五王五 04电子电子赵六赵六 04教育教育丁一丁一 04教育教育DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 并并二元运算，将两个相容关系的所有元组构成一个二元运算，将两个相容关系的所有元组构成一个新关系新关系所谓相容是指两个关系的属性数目相同，且相应所谓相容是指两个关系的属性数目相同，且相应属性的性质属性的性质(属性域属性域)相同相同形式定义：形式定义：R S=t|t R t S 为逻辑或运算为逻辑或运算RSR SDataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 差差二元运算，将两个相容关系二元运算，将两个相容关系R和和S中属于中属于R但不属但不属于于S的元组构成一个新关系的元组构成一个新关系形式定义：形式定义：R-S=t|t R t SRSR-SDataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 笛卡尔积笛卡尔积二元运算，设关系二元运算，设关系R和和S的属性数分为的属性数分为m和和n，则，则R和和S的笛卡尔积是一个具有的笛卡尔积是一个具有m+n个属性的新关系，个属性的新关系，其中每个元组的前其中每个元组的前m个属性来自个属性来自R的一个元组，后的一个元组，后n个属性来自个属性来自S的一个元组的一个元组形式定义形式定义RS=t|t=tm R tn SDataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 笛卡尔积笛卡尔积例例2.6：有学生和必修课关系，规定每一名学生：有学生和必修课关系，规定每一名学生必须学习所有必修课程，试通过关系代数计算出必须学习所有必修课程，试通过关系代数计算出该学习关系该学习关系学生学生(学号，姓名学号，姓名)必修课必修课(课号，课程名，学分课号，课程名，学分)学习学习(学号，姓名，课号，课程名，学分学号，姓名，课号，课程名，学分)学习学习=学生学生必修课必修课DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 笛卡尔积笛卡尔积学生关系学生关系学号学号姓名姓名04001张三张三04002李四李四必修课关系必修课关系课号课号课程名课程名C01数据库数据库C02英语英语学分学分45学习关系学习关系学号学号姓名姓名课号课号课程名课程名学分学分04001张三张三C01数据库数据库404001张三张三C02英语英语504002李四李四04002李四李四C01数据库数据库4C02英语英语5DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 交交二元运算，将同属于两个相容关系的元组构成一二元运算，将同属于两个相容关系的元组构成一个新关系个新关系形式定义：形式定义：RS=t|t R t SRSRSDataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 连接连接二元运算，是将两个关系的笛卡尔积中满足连接二元运算，是将两个关系的笛卡尔积中满足连接条件的元组构成一个新关系条件的元组构成一个新关系 S=F(RS)FR连接条件连接条件F的一般形式为：的一般形式为：逻辑运算符逻辑运算符逻辑运算符逻辑运算符逻辑运算符逻辑运算符逻辑运算符包括：逻辑运算符包括：与与，或，或，非，非每个条件一般表示为每个条件一般表示为AiBjAi是是R的一个属性，的一个属性，Bj是是S的一个属性，的一个属性，是一个比较是一个比较运算符运算符(=，)一般将一般将SAiBjR称为称为连接连接DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 连接连接等值连接等值连接为为=的连接运算的连接运算自然连接自然连接SR计算计算RS设设R和和S的公共属性为的公共属性为A1，Ak,从从RS中选中选择满足择满足R.A1=S.A1 R.Ak=S.Ak的元组的元组去掉去掉S.A1，S.AkDataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 连接连接例例2.8：使用自然连接列出学生和所在系的信息：使用自然连接列出学生和所在系的信息系系系编号系编号 系主任系主任102齐丽齐丽103白向阳白向阳地址地址A301B209学生学生学号学号姓名姓名99202 何海洋何海洋99212 田平平田平平系编号系编号10210299303 康立华康立华99310 白纬强白纬强103103系系学生学生系编号系编号系主任系主任102齐丽齐丽103 白向阳白向阳地址地址A301B209学号学号姓名姓名99202何海洋何海洋99212田平平田平平系编号系编号10210299303康立华康立华99310白纬强白纬强103103102齐丽齐丽 A301102齐丽齐丽 A301102齐丽齐丽 A301103 白向阳白向阳B209103 白向阳白向阳B209103 白向阳白向阳B20999202何海洋何海洋99212田平平田平平10210299303康立华康立华99310白纬强白纬强103103学生学生系系DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 外连接外连接特点：在连接运算结果中保留非匹配的元组，非特点：在连接运算结果中保留非匹配的元组，非匹配部分填上匹配部分填上NULL分类分类左外连接左外连接右外连接右外连接全外连接全外连接*SR*SR*SRDataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 成绩成绩学生学生成绩成绩学生学生*左外连接左外连接例例2.9：查询学生学习状况，包括没有选课的学生：查询学生学习状况，包括没有选课的学生学生学生学号学号姓名姓名99001 李南李南99002 刘星刘星99003 王海王海99004 张力张力成绩成绩学号学号课号课号99001C199001C299001C399002C299002C3分数分数6789889879学号学号姓名姓名 课号课号 分数分数99001 李南李南99001 李南李南99001 李南李南C167C289C38899002 刘星刘星99002 刘星刘星C298C37999003 王海王海99004 张力张力NULL NULLNULL NULLDataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 右外连接右外连接例例2.10：查询所开课程的选修状况，包括没有：查询所开课程的选修状况，包括没有任何人选修的课程任何人选修的课程成绩成绩学号学号课号课号99001C199001C299001C399002C299002C3分数分数6789889879课程课程 课号课号课名课名C1数据库数据库C2数学数学C3英语英语C4法律法律学时学时60807251课程课程成绩成绩学号学号课号课号 分数分数99001C16799001C28999001C38899002C29899002C379课名课名学时学时数据库数据库60数学数学80英语英语72数学数学80英语英语72NULLNULL法律法律51C4*课程课程成绩成绩DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 全外连接全外连接例例2.11：查询研究生和教师的情况，包括没有：查询研究生和教师的情况，包括没有指派导师的研究生和没有指导研究生的教师指派导师的研究生和没有指导研究生的教师教师教师教工号教工号 姓名姓名 性别性别T001 江海江海男男T002 代宁代宁女女T005 潘涛潘涛男男T008 田立田立女女研究生研究生学号学号姓名姓名教工号教工号99001 李南李南 T00199002 刘星刘星 T00299003 王海王海 T00299004 张力张力 T00199006 郭天郭天 NULL*教师教师研究生研究生*学号学号姓名姓名教工号教工号99001 李南李南 T001教工号教工号 姓名姓名 性别性别T001 江海江海男男99002 刘星刘星 T002 T002 代宁代宁女女99003 王海王海 T002 T002 代宁代宁女女99004 张力张力 T001 T001 江海江海男男99006 郭天郭天 NULL NULL NULLNULLT005 潘涛潘涛男男NULL NULLNULLT008 田立田立女女NULL NULLNULLDataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 除除给定关系给定关系R(X，Y)和和S(Y，Z)，其中，其中X，Y，Z为为属性组，属性组，R中的中的Y与与S中的中的Y可以有不相同的属性可以有不相同的属性名，但必须出自相同的属性域。名，但必须出自相同的属性域。RS得到一个新的关系得到一个新的关系P(X)，P是是R中满足下列中满足下列条件的元组在条件的元组在X属性组上的投影属性组上的投影元组在元组在X上分量值上分量值x的像集的像集Yx包含包含S在在Y上投影的集合上投影的集合RS=tX|t R Y(S)YxYx=tY|t R tX=xDataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 除除例：设有一个学生选课关系例：设有一个学生选课关系R，找出同时选修，找出同时选修C101和和C104两门课程的学号两门课程的学号R课号课号学号学号C101S1C104S1C108S1C101S2C104S2C104S3C108S3学号学号S1S2S课号课号C101C104RS确定确定Y为课号，为课号，X为学号为学号计算计算R中中X可以取三个值可以取三个值S1，S2，S3S1的像集为的像集为C101，C104，C108S2的像集为的像集为C101，C104S3的像集为的像集为C104，C108Y(S)=C101，C104DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 关系运算的组合关系运算的组合例例2.12：查询所有女同学的信息：查询所有女同学的信息性别性别=女女(学生学生)例例2.13：查询所有学生的姓名和专业：查询所有学生的姓名和专业姓名，专业姓名，专业(学生学生)例例2.14：在关系：在关系R中插入一个元组中插入一个元组学生学生 992311，王光明王光明，男男，会计学会计学例例2.15：列出所有女同学的姓名和专业：列出所有女同学的姓名和专业姓名，专业姓名，专业(性别性别=女女(学生学生)例例2.16：列出所有女同学的姓名和系名称：列出所有女同学的姓名和系名称 姓名，系名称姓名，系名称(性别性别=女女(学生学生 系系)DataBase魏英魏英 tutor_ 7952616 用关系代数表示查询用关系代数表示查询例例2.17：查询管理专业的学生：查询管理专业的学生例例2.18：查询管理专业学生的学号和姓名：查询管理专业学生的学号和姓名例例2.19：列出选修：列出选修的学生名的学生名单单(学号和姓名学号和姓名)