02 关系模型和关系运算理论

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1、第2章关系模型和运算理论王传栋南京邮电大学计算机学院内容提纲1）基本概念关系模型关键码（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2Chd.Wang，E-Mail：Chdwang@njupt.edu.cn内容提纲3）关系演算元组关系演算和域关系演算的原子公式、公式的定义关系演算的安全性和等价性4）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5）关系逻辑谓词、原子、规则和查询规则的安全性用规则模拟关系代数表达式3Chd.Wang，E

2、-Mail：Chdwang@njupt.edu.cn引言关系模型是当前的主流逻辑数据模型由IBM公司的高级研究员E.F.Codd于1970年提出应用广泛的原因：单一的数据建模概念坚实的数学理论基础提供高级接口：数据库语言SQL4Chd.Wang，E-Mail：Chdwang@njupt.edu.cn2.1关系模型的基本概念基本术语定义2.1用二维表格表示实体集，用关键码表示实体之间联系的数据模型称为关系模型（RelationalModel）理解用二维表格（table）表示实体集及其间联系，用关键码（或键）进行数据导航关系模型

3、是逻辑模型的一种，也具有三个要素关系数据结构关系操作数据完整性约束规则5Chd.Wang，E-Mail：Chdwang@njupt.edu.cn2.1关系模型的基本概念基本术语示例6Chd.Wang，E-Mail：Chdwang@njupt.edu.cn2.1关系模型的基本概念基本术语关系数据结构：二维表字段称为属性，也称为列（column）反映事物的一个特征，每个字段都有字段名和字段值属性的取值范围(所有可取值的集合)称为属性域Domain大写字母A、B、C、…表示单个属性；大写字母…、X、Y、Z表示属性集小写字母a、b、

4、c、…表示属性值记录称为元组（tuple），也称为行（row）记录类型称为关系模式，由模式名和属性列表组成元组集合称为关系（relation）或实例（instance），也称为表格7Chd.Wang，E-Mail：Chdwang@njupt.edu.cn2.1关系模型的基本概念基本术语关系数据结构：二维表元组用关键字（Keyword—简称键）来标识属性个数称为元数（arity），也称为目；元组个数为基数（cardinality）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

5、4字段值属性值文件关系R（A，B，C，D，E）8Chd.Wang，E-Mail：Chdwang@njupt.edu.cn2.1关系模型的基本概念基本术语关键码（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）其值能唯一地决定其它所有属性的值的属性集2）候选键（CandidateKey）不含多余属性的超键其值能唯一地决定关系中其它所有属性的值、而它的任何真子集无此性质的属性或属性组3）主键（PrimaryKey）用户选作元组标识的候选键，称为主键（PK），简称键9Chd.Wang，E

6、-Mail：Chdwang@njupt.edu.cn2.1关系模型的基本概念基本术语关键码（key，简称键）4）候补键（AlternateKey）主键之外的候选键5）全键：由关系的所有属性构成的主键6）外键（ForeignKey，FK）如果模式R中的属性K是其它模式的主键，那么K在模式R中称为外键不是本关系的键，却引用了其它关系或本关系的键的属性或属性组7）主属性与非主属性nSUPPLY(供应商，零件名，工程名)项目供应mp零件供应商10Chd.Wang，E-Mail：Chdwang@njupt.edu.cn2.1关系模型的

7、基本概念基本术语示例关系模式STUDENT（学号，姓名，性别，出生日期，籍贯）假设：不允许学生重名，问：（学号，姓名，性别，出生日期，籍贯）？（学号，性别）？（学号，姓名）？（学号）？（姓名）？哪些是主属性？11Chd.Wang，E-Mail：Chdwang@njupt.edu.cn2.1关系模型的基本概念关系的定义和性质定义2.2关系是一个属性数目相同的元组的集合有限关系在关系模型中，关系的规范性限制：1）关系中每一个属性值都是不可分解的（原子的）2）关系中不允许出现重复元组（即不允许出现相同的元组）3）由于关系是一个集合

8、，因此不考虑元组间的顺序，即没有行序注：关系中元组的排列是有序的，取决于索引4）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12Chd.Wang，E-Mail：Chdwang@njupt.edu.cn2.1关系模型的基本概念关系模型的完整性规则实体完整性规则（entityin