关系数据库的基本理论

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1、第3章关系数据库的基本理论冯万利本章重要概念(1)基本概念关系数据模型，关键码（主键和外键），关系的定义和性质，三类完整性规则，ER模型到关系模型的转换规则，过程性语言与非过程性语言。(2)关系代数五个基本操作，四个组合操作，七个扩充操作。(3)关系代数表达式的优化关系代数表达式的等价及等价转换规则，启化式优化算法。主要内容3.1关系数据模型3.1.1关系模式3.1.2关系操作3.2关系模型的完整性规则3.2.1关系的三类完整性约束3.2.2实体完整性3.2.3参照完整性3.2.4用户自定义完整性3

2、.3关系代数的基本运算3.3.1传统的集合运算3.3.2专门的关系运算3.3.3关系代数表达式及其应用实例*3.4关系演算元组关系演算域关系演算3.5查询优化3.5.1查询优化的一般策略3.5.2代数表达式的等价变换规则3.5.3优化算法3.1关系数据模型3.1.1关系模式每个关系都有一个模式，称为关系模式(RelationSchema)，由一个关系名及它的所有属性名构成。在关系模式中，字段称为属性，字段值称为属性值，记录类型称为关系模式。在图3.1中：关系模式名是R记录称为元组（tuple）元组的

3、集合称为关系（relation）或实例（instance）一般用前面的大写英语字母A、B、C、…表示单个属性，用后面的大写字母…、W、X、Y、Z表示属性集，用小写字母表示属性值。数据库技术的术语关系模型的术语ABCDEa1b1c1d1e1a2b2c2d2e2a3b3c3d3e3数据库技术的术语关系模型的术语字段,数据项属性记录类型关系模式记录1元组1记录2元组2记录3元组3字段值属性值文件关系（或实例）关系具有的特点⑴关系（表）可以看成是由行和列交叉组成的二维表格。它表示的是一个实体集合。⑵表中一行

4、称为一个元组，可用来表示实体集中的一个实体。⑶表中的列称为属性，给每一列起一个名称即属性名，表中的属性名不能相同。⑷列的取值范围称为域，同列具有相同的域，不同的列可有相同的域。例如，SEX的取值范围是{M（男），F（女）}，AGE为整数域。⑸表中任意两行（元组）不能相同。能惟一标识表中不同行的属性或属性组称为主键。关系的性质属性值是原子的，不可分解。没有重复元组。没有行序。理论上没有列序，但一般使用时都有列序。关键码和表之间的联系超键：在一个关系中，能惟一标识元组的属性或属性集称为关系的超键。候选键

5、：如果一个属性集能惟一标识元组，且又不含有多余的属性，那么这个属性集称为关系的候选键。主键：若一个关系中有多个候选键，则选其中的一个为关系的主键。外键：若一个关系R中包含有另一个关系S的主键所对应的属性组F，则称F为R的外键。并称关系S为参照关系，关系R为依赖关系。关系模式举例例如，学生关系和系部关系分别为：学生（SNO，SNAME，SEX，AGE，SDNO）系部（SDNO，SDNAME，CHAIR）学生关系的主键是SNO，系部关系的主键为SDNO，在学生关系中，SDNO是它的外键。更确切地说，SD

6、NO是系部表的主键，将它作为外键放在学生表中，实现两个表之间的联系。在关系数据库中，表与表之间的联系就是通过公共属性实现的。我们约定，在主键的属性下面加下划线，在外键的属性下面加波浪线。关系模式、关系子模式和存储模式SNOSNAMEAGESEXSDEPTSCCNOCNAMECDEPTETNAMESCMNGRADE例3.1下图是一个教学模型的实体联系图。实体类型“学生”的属性SNO、SNAME、SEX、AGE、SDEPT分别表示学生的学号、姓名、性别、年龄和学生所在系部；实体类型“课程”的属性CNO、

7、CNAME、CDEPT、TNAME分别表示课程号、课程名、课程所属系和任课教师。学生用S表示，课程用C表示。S和C之间有M:N的联系（一个学生可选多门课程，一门课程可以被多个学生选修），联系类型SC的属性成绩用GRADE表示。右图表示的实体联系图（ER图）。关系模式是对关系的描述，它包括模式名，组成该关系的诸属性名、值域名和模式的集合。具体的关系称为实例。关系模式该图表示的学生情况的部分转换成相应的关系模式为：S(SNO,SNAME,SEX,AGE,SDPET)关系模式S描述了学生的数据结构，它是下

8、表中学生实体的关系模式。其中SNO，CNO为关系SC的主键，SNO、CNO又分别为关系SC的两个外键。SNOSNAMESEXAGESDEPTS1程晓晴F21CSS2姜云F20ISS3李小刚M21CS学生关系模式S(SNO，SNAME，SEX，AGE，SDPET)选修关系模式SC(SNO，CNO，GRADE)课程关系模式C(CNO，CNAME，CDEPT，TNAME)SNOCNOGRADES1C187S1C278S1C390S2C167S2C279S2C356S3C18