chapter2关模型和关系运算理论

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1、第2章关系模型和关系运算理论本章概要本章先介绍关系模型的基本概念；然后介绍关系运算的理论基础：关系代数。2关系模型和关系运算理2.1关系模型的基本概念2.2关系代数2.4关系代数表达式的优化32.1关系模型的基本概念2.1.1基本术语2.1.2关系的定义和性质2.1.3关系模型的三类完整性规则2.1.4关系模型的三级体系结构2.1.5关系模型的形式定义和优点2.1.6关系查询语言和关系运算42.1.1基本术语(1)定义2.1用二维表格表示实体集，用关键码进行数据导航的数据模型称为关系模型（RelationalModel）。图2.1职工登记表52.1.1基本术语(2)关系R元数

2、为5，基数为4图2.2关系模型的术语一般术语关系模型术语字段、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记录4元组4字段值属性值RABCDEa1b1c1d1e1a2b2c2d2e2a3b3c3d3e3a4b4c4d4e462.1.1基本术语(3)在关系模型中字段-----属性，字段值-----属性值记录类型-----关系模式记录-----元组（tuple）元组的集合-----关系（relation）或实例（instance）关系中属性个数称为元数（arity），元组个数为基数(cardinality)。一般用大写字母A、B、C、…表示单个属性，用大写字母…

3、、X、Y、Z表示属性集，用小写字母表示属性值，有时也习惯称呼关系为表或表格，元组为行(row)，属性为列(column)。72.1.1基本术语(4)关键码(key,简称键)由一个或多个属性组成。在实际使用中，有下列几种键。（1）超键（superKey）（2）候选键（candidateKey）（3）主键(primaryKey)在图2.1中，（工号，姓名）是模式的一个超键，但不是候选键，而（工号）是候选键。在实际使用中，如果选择（工号）作为删除或查找元组的标志，那么称（工号）是主键。（4）外键（foreignKey）在关系中能唯一标识元组的属性集。不含多余属性的超键。用户选作元组

4、标识的候选键。如果在关系模式R中属性K是其他关系模式的主键，那么K在该模式R中称外键。82.1.2关系的定义和性质定义2.2关系是一个属性相同的元组的集合。在关系模型中，对关系作了下列规范性限制：关系中每一个属性值都是不可分解的；关系中不允许出现重复元组（即不允许出现相同的元组）；由于关系是一个集合，因此不考虑元组间的顺序，即没有行序；元组中的属性在理论上也是无序的，但使用时按习惯考虑列的顺序。92.1.3关系模型的三类完整性规则关系的约束条件实体完整性参照完整性用户自定义完整性102.1.3关系模型的三类完整性规则(1)实体完整性规则（entityintegrityrule

5、）要求关系中元组在组成主键的属性上不能有空值。如果出现空值，那么主键值就起不了唯一标识元组的作用，即存在不可标识的实体。112.1.3关系模型的三类完整性规则(2)参照完整性规则（referenceintegrityrule）定义2.3参照完整性规则的形式定义如下：如果属性集K是关系模式R1的主键，K也是关系模式R2的外键，那么在R2的关系中，K的取值只允许两种可能，或者为空值，或者等于R1关系中某个主键值。这条规则的实质是“不允许引用不存在的实体”。122.1.3关系模型的三类完整性规则(3)例2.1下面各种情况说明了参照完整性规则在关系中如何实现的。①在关系数据库中有下列

6、两个关系模式：S（S#，SNAME，AGE，SEX）SC（S#，C#，SCORE）这里带下划线者为主键，带波浪线者为外键。据规则要求关系SC中的S#值应该在关系S中出现。如果关系SC中有一个元组（S7,C4,80），而学号S7却在关系S中找不到，那么我们就认为在关系SC中引用了一个不存在的学生实体，这就违反了参照完整性规则。另外，在关系SC中S#不仅是外键，也是主键的一部分，因此这里S#值不允许空。132.1.3关系模型的三类完整性规则(4)②设工厂数据库中有两个关系模式：DEPT(D#，DNAME)EMP(E#，ENAME，SALARY，D#)车间模式DEPT的属性为车间编

7、号、车间名，职工模式EMP的属性为工号、姓名、工资、所在车间的编号。每个模式的主键与外键已标出。在EMP中，由于D#不在主键中，因此D#值允许空。142.1.3关系模型的三类完整性规则(5)③设课程之间有先修、后继联系。模式如下：R(C#，CNAME，PC#)其属性表示课程号、课程名、先修课的课程号。如果规定，每门课程的直接先修课只有一门，那么模式R的主键是C#，外键是PC#。这里参照完整性在一个模式中实现。即每门课程的直接先修课必须在关系中出现。152.1.3关系模型的三类完整性规则(6)用户定义的完