关系数据库数学模型ppt课件.ppt

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1、第2章关系数据库数学模型本章导读：关系数据库是建立在关系模型的基础上，是基于离散数学集合论中的两个基本理论：集合和关系。关系数据库对数据的操作除了包括集合代数的并、交、差等运算之外，更定义了一组专门的关系运算：选择、投影、连接。关系操作的特点是运算的对象和结果都是关系。知识要点：关系原理关系代数关系演算2.1关系模型概述2.2关系代数的原理2.3关系代数2.4关系演算2.5关系的规范化2.1关系模型概述关系数据库系统是支持关系模型的数据库系统。关系数据模型是由关系数据结构、关系操作和完整性约束三部分组成。2.1.1关系模型的数据结构2.1.2关系模型的

2、数据操作2.1.3关系模型的完整性约束2.1.1关系模型的数据结构关系模型的数据结构非常简单，实体及实体之间的联系均是单一的数据结构——关系。在用户看来，关系模型的逻辑结构就是一张没有重复行和重复列的二维表（SQLServer系统中，表存储于数据库中）。表由行和列组成，表中每一行称为元组，每一列称为属性，关系也可以说是元组的集合，所以其元组又称为行或记录，属性又称为列或字段。而在支持关系模型的物理结构中，二维表可以是任何有效的存储结构，如顺序文件、索引、哈希表、指针等。因此，表是对物理结构存储数据的一种抽象表示——对很多存储细节的抽象，如存储记录的位置、记录

3、的顺序、数据值的表示以及记录访问结构，如索引等，对用户来说都是不可见的。2.1.2关系模型的数据操作在关系模型中，操作对象和操作结果都是关系，操作关系的行为定义为关系语言，关系语言根据其所反映的数学含义可分为两类：关系代数语言和关系演算语言。关系代数语言和关系演算语言均是抽象的语言，这些语言与具体DBMS中实现的实际语言并不完全一致，但它们能用作评估实际数据库系统查询语言能力的基础和标准，而实际的查询语言除了提供关系代数或关系演算的功能外，还提供了许多附加的功能。关系操作语言还提供了一种介于关系代数和关系演算之间的语言——SQL语言（StructureQue

4、ryLanguage，结构化查询语言）。SQL语言集数据定义（DDL）、数据操纵（DML）、数据控制（DCL）为一体，是关系数据库的标准语言。关系语言是一种高度非过程化的语言，关系的三种语言在表达能力上是完全等价的。2.1.3关系模型的完整性约束为了防止合法用户使用数据时加入不合语义的数据，关系数据模型通过完整性约束实现数据的正确性和相容性，其完整性约束包括：实体完整性、参照完整性和用户定义完整性。其中实体完整性和参照完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，被称作是关系的两个不变性，应该由关系数据库系统自动支持。1．键及其相关概念键（Key）是由一个或几个

5、属性组成，在实际应用中，有下列几种键（关键字）：（1）超键也称超码，在一个关系中，若一个属性或属性组的值能够唯一标识关系的中的不同元组，则称该属性或属性组为关系的超键。超键虽然能唯一确定元组，但是它所包含的属性可能有多余的。如学号和性别组合一起可以唯一确定一个元组，是一个超键，但其中包含的属性“性别”则是多余的。（2）候选键也称候选码，如果一个属性或属性组的值能够唯一标识关系中的不同元组而不含有多余的属性，则称该属性或属性组为关系的候选键（Candidatekey）。换句话说，候选码事是能唯一确定R中某一元组的最小属性集合。与超键的区别是：候选键既能唯一确定

6、元组，又不包含多余的属性，关系中至少含有一个候选键。（3）主键简称主键，也称主码，一个关系中，候选关键字可有多个，而被选定作为标识元组唯一性的那个候选键则称为主关键字（Primarykey）。主关键字的各个分量均不能为空。（4）外键也称外码，设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是R的键（主键或候选键），如果F与基本关系S的主键K相对应，则称F是R的外键（Foreignkey），并称R为参照关系（Referencingrelation），S为被参照关系（Referencedrelation）或目标关系（Targetrelation）。可以这么理解：如果一个属

7、性是其所在关系之外的另外一关系的主键，该属性就是它所在当前关系的外键。外键实质就是外部关系的的主键。（5）主属性和非主（码）属性包含在任何一候选码中的属性称为主属性（Primaryattribute），不包含在任何候选码中的属性称为非码属性（Non-keyattribute）。（6）全码在最简单的情况下，候选键只包含一个属性。在最极端的情况下，关系模式的所有属性组是这个关系模式的候选键，称为全码（All-key）。2.1.3关系模型的完整性约束2.1.3关系模型的完整性约束2．完整性约束（1）实体完整性（EntityIntegrity）【规则2.1】实体完整

8、性规则：若属性组（或属性）K是基本关系R的主码（主键