掌握关系系统的有关概念了解全关系系统的十二条基本.ppt

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1、1、掌握关系系统的有关概念2、了解全关系系统的十二条基本准则3、掌握查询优化的一般策略4、掌握关系代数的等价变换规则5、掌握关系代数表达式的优化算法和优化的一般步骤本章要求：本章内容：请选择内容返回§1关系系统§2关系系统的查询优化8/21/20211数据库系统一、关系系统的定义1、关系模型：数据结构：关系（二维表）数据操纵：关系代数（或关系演算）完整性约束：实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性2、关系系统的定义关系系统是关系数据库系统的简称从概念上讲，支持关系模型的系统称为关系系统。一个系统称为关系系统，当且仅当（1）支持

2、关系数据结构；（2）支持选择、投影和连接运算。对运算不要求定义任何物理存取路径。§1关系系统要求过于严格按最小要求定义关系系统：8/21/20212数据库系统二、关系系统的分类按对关系模型的支持程度来分SMI数据操纵完整性结构1、表式系统仅支持关系结构，不支持集合级操作SMIS如：倒排表8/21/20213数据库系统SMIS2、（最小）关系系统支持关系结构，支持选择、投影和连接运算M3、关系上完备的系统支持关系结构，支持所有的关系代数操作SMISMM如：SYBASE、ORACLE、DB2如：FoxBASE、FoxPro8/21/2

3、0214数据库系统4、全关系系统支持关系模型的所有特征SYBASE、ORACLE、DB2等系统已接近这个目标SMISMSI三、全关系系统的十二条基本准则基础（准则0）：关系型DBMS必须能完全通过它的关系能力来管理数据库在关系一级上支持数据的插入、删除、修改，没有任何操作必须通过非关系的能力才能实现8/21/20215数据库系统准则1：信息准则。逻辑上可用一种方法（表中的值）来表示所有信息。用户数据、元数据、索引、应用元数据统一用表格来表示好处：提高用户生产率便于DBA维护数据库便于与其它软件接口准则2：保证访问准则。依靠表名

4、、主键、列名的组合，保证能以逻辑方式（而不是物理方式）访问到每一个数据项。准则3：空值的系统化处理。好处：完善完整性约束对库函数计算的准确性极为重要8/21/20216数据库系统准则5：统一的数据子语言准则。一种语言全面支持以下功能：数据定义、视图定义数据操作完整性约束授权事务处理功能准则4：基于关系模型的动态的联机数据字典。数据库自身的描述（元数据）也用关系，且授权用户也可以查询。好处：学习简单授权用户可扩充数据字典8/21/20217数据库系统准则6：视图更新准则。所有理论上可更新的视图也应该允许由系统更新。提高逻辑独立

5、性准则7：高级的插入、修改、删除操作。把一个基本关系或导出关系作为单一的操作对象进行处理。好处：简化用户操作便于系统优化便于分布式处理准则8：数据物理独立性。准则9：数据逻辑独立性。准则10：数据完整性的独立性。完整性约束条件必须是用数据子语言定义并存储在数据字典中。8/21/20218数据库系统准则11：分布独立性。数据子语言能使应用程序和终端活动在下列情况下保持逻辑不变性：首次分布数据时；数据重新分布时。准则12：无破坏准则。如果一个关系系统具有一个低级（指一次一记录）语言，则这个低级语言不能违背或绕过完整性准则。E.

6、F.Codd提出的12条准则本节开头下一节本章开头8/21/20219数据库系统关系数据语言只需用户指出“干什么”，不必指出“怎么干”，为什么能做到这一点？一个重要原因就是系统能自动进行查询优化。查询优化的总目标：选择有效的策略，求得给定的关系表达式的值。一、为什么要进行查询优化？例：求选修了课程C2的学生姓名SELECTS.SNFROMS,SCWHERES.S#=SC.S#ANDSC.C#=‘C2’;§2关系系统的查询优化8/21/202110数据库系统也可用SQL语言如下实现:SELECTSNFROMSWHERES.S#IN(S

7、ELECTSC.S#FROMSCWHEREC#=‘C2’);对于一个复杂的查询，不同的用户可能会写出许许多多不同的查询方法。这些方法有的简单，有的复杂。它们的执行结果是一样的，但执行效率可能是不一样的。系统能解决这一问题吗？8/21/202111数据库系统对这一查询，可以考虑下面几种实现方式：1、先求S和SC的笛卡尔积，然后从中选出两学号字段值相等、课程号为C2的元组：Q1=（（SSC））SNS.S#=SC.S#SC.C#=‘C2’2、先做S和SC的自然连接，然后从中选出课程号为C2的元组：Q2=（（SSC））SNSC.

8、C#=‘C2’3、先从SC中选出课程号为C2的元组，然后将该结果与S连接：Q3=（S（SC））SNSC.C#=‘C2’8/21/202112数据库系统分析三种实现策略的执行时间：设有1000学生记录，10000选课记录，选修C2课