大學(xué)計算機(jī)第10講怎樣管理和利用數(shù)據(jù)課件

1、大學(xué)計算機(jī)-計算思維導(dǎo)論Research Center on Intelligent Computing for Enterprises & Services,Harbin Institute of Technology戰(zhàn)德臣哈爾濱工業(yè)大學(xué) 教授.博士生導(dǎo)師教育部大學(xué)計算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會委員第10講 怎樣管理和利用數(shù)據(jù)(I)Research Center on Intelligent Computing for Enterprises & Services,Harbin Institute of Technology戰(zhàn)德臣哈爾濱工業(yè)大學(xué) 教授.博士生導(dǎo)師教育部大學(xué)計算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會委

2、員第10-11講學(xué)習(xí)什么?-怎樣管理和利用數(shù)據(jù)-數(shù)據(jù)化思維Research Center on Intelligent Computing for Enterprises & Services,Harbin Institute of Technology戰(zhàn)德臣哈爾濱工業(yè)大學(xué) 教授.博士生導(dǎo)師教育部大學(xué)計算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會委員數(shù)據(jù)化重視“數(shù)據(jù)”，Everything over DB聚集數(shù)據(jù)成“庫”，實現(xiàn)“積累”應(yīng)用“庫”, 由“積累”產(chǎn)生效益“庫”的管理與控制-數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)如何使用數(shù)據(jù)挖掘大數(shù)據(jù)如何改變觀念-社會影響怎樣管理和利用數(shù)據(jù)?(1)本講概述-level 1 & level 2? 怎樣

3、管理和利用數(shù)據(jù)?(1)本講概述-level 1? 關(guān)系模型及關(guān)系運(yùn)算關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQL數(shù)據(jù)挖掘大數(shù)據(jù)思維數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)抽象數(shù)據(jù)由實例到抽象由抽象到實例數(shù)據(jù)管理：數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表到數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫語言數(shù)據(jù)庫語言的應(yīng)用數(shù)據(jù)分析：數(shù)據(jù)倉庫交叉表到方體Cube語言Cube語言的應(yīng)用數(shù)據(jù)利用：數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)挖掘思想與算法數(shù)據(jù)挖掘示例抽象：理解-區(qū)分-命名-表達(dá) 理解-區(qū)分-命名-表達(dá) 抽象的多層次 模型與元模型 模型(語言)與實現(xiàn)理論：定義-性質(zhì)(公理和定理)-證明設(shè)計：形式-構(gòu)造-自動化由“數(shù)據(jù)表”到“數(shù)據(jù)庫語言”的抽象由“現(xiàn)象”到“概念”概念的數(shù)學(xué)化表達(dá)概念的形式化表達(dá)由“語言”到“實現(xiàn)”由“交叉表”到“數(shù)

4、據(jù)方體語言”的抽象由“現(xiàn)象”到“概念”由“語言”到“實現(xiàn)”由“超市數(shù)據(jù)挖掘”到“關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘”的抽象由“現(xiàn)象”到“概念”由“具體”到“一般”怎樣管理和利用數(shù)據(jù)?(1)本講概述-level 2? 數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)? Research Center on Intelligent Computing for Enterprises & Services,Harbin Institute of Technology戰(zhàn)德臣哈爾濱工業(yè)大學(xué) 教授.博士生導(dǎo)師教育部大學(xué)計算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會委員數(shù)據(jù)為什么要管理?數(shù)據(jù)自有黃金屋?數(shù)據(jù)為什么要管理-數(shù)據(jù)自有黃金屋(0)數(shù)據(jù)為什么要管理? 傳統(tǒng)社會：業(yè)務(wù)工作信

5、息社會：業(yè)務(wù)工作 + 計算機(jī)支持 網(wǎng)絡(luò)/Internet 數(shù)據(jù)庫Everything Over DB數(shù)據(jù)為什么要管理-數(shù)據(jù)自有黃金屋(1)信息社會的工作方式? 形成“庫”，實現(xiàn)“積累”應(yīng)用“庫”, 實現(xiàn)積累的效益“庫”的管理與控制紙面數(shù)據(jù) vs. 電子數(shù)據(jù)單一數(shù)據(jù)文件 vs. 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)產(chǎn)生的分散化 vs. 數(shù)據(jù)應(yīng)用的共享化小規(guī)模數(shù)據(jù) vs. 大規(guī)模數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)為什么要管理-數(shù)據(jù)自有黃金屋(2)數(shù)據(jù)為什么要管理? 各種“資源”庫圖像數(shù)據(jù)庫、音樂數(shù)據(jù)庫與多媒體數(shù)據(jù)庫工程數(shù)據(jù)庫 地理信息數(shù)據(jù)庫 文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫Web數(shù)據(jù)庫。又稱為Internet數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)倉庫車輛數(shù)據(jù)庫 產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫 機(jī)床數(shù)

6、據(jù)庫 信用數(shù)據(jù)庫煙酒數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)為什么要管理-數(shù)據(jù)自有黃金屋(3)各種資源聚集成“庫”? 大數(shù)據(jù)價值發(fā)現(xiàn)2008年全球產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量為0.49ZB(250MB)2009年的數(shù)據(jù)量為0.8ZB2010年增長為1.2ZB2011年的數(shù)量更是高達(dá)1.82ZB2012年為止，人類所有印刷材料的數(shù)據(jù)量是200PB預(yù)計到2020年，全世界的數(shù)據(jù)規(guī)模將達(dá)今天的44倍。 Farecast: 飛機(jī)票價格預(yù)測購票時機(jī)與機(jī)票價格的關(guān)系? 怎樣預(yù)測機(jī)票價格? 只求關(guān)系，不求因果不要相信經(jīng)驗，一切以數(shù)據(jù)說話數(shù)據(jù)為什么要管理-數(shù)據(jù)自有黃金屋(4)數(shù)據(jù)自有黃金屋? 大數(shù)據(jù)價值發(fā)現(xiàn)華爾街金融家利用電腦程序分析全球3.4億微博賬

7、戶的留言，根據(jù)民眾情緒拋售股票：銀行根據(jù)求職網(wǎng)站的崗位數(shù)量，推斷就業(yè)率； 投資機(jī)構(gòu)搜集并分析上市企業(yè)聲明，從中尋找破產(chǎn)的蛛絲馬跡； 美國總統(tǒng)奧巴馬的競選團(tuán)隊依據(jù)選民的微博，實時分析選民對總統(tǒng)競選人的喜好，基于數(shù)據(jù)對競選議題的把握，成功贏得總統(tǒng)大選。中國網(wǎng)民發(fā)動的“人肉搜索”，已成功地使若干“表哥”“表叔”“房叔”“房妹”等腐敗官員落入法網(wǎng)。數(shù)據(jù)為什么要管理-數(shù)據(jù)自有黃金屋(4)數(shù)據(jù)自有黃金屋? “正”因素數(shù)據(jù)為什么要管理-數(shù)據(jù)自有黃金屋(5)數(shù)據(jù)庫的社會影響數(shù)據(jù)挖掘-不求因果但求關(guān)聯(lián)大數(shù)據(jù)環(huán)境-“不可能”事情成為“可能” “負(fù)”因素隱私泄露 欺詐 數(shù)據(jù)為什么要管理-數(shù)據(jù)自有黃金屋(6)小結(jié)?

8、數(shù)據(jù)管理 與運(yùn)用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)聚集數(shù)據(jù)獲取發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)價值什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)?-怎樣管理和操縱數(shù)據(jù)?數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)?什么是數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(1)數(shù)據(jù)庫?相互有關(guān)聯(lián)關(guān)系的數(shù)據(jù)的集合數(shù)據(jù)庫/Database學(xué)生成績單什么是數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(1)數(shù)據(jù)庫?一個表聚集了具有相同結(jié)構(gòu)類型的若干個對象一行數(shù)據(jù)反映了某一對象的相關(guān)內(nèi)容一列數(shù)據(jù)具有相同的數(shù)據(jù)類型表與表間也存在著相互關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫：相互有關(guān)聯(lián)關(guān)系的數(shù)據(jù)的集合學(xué)生登記表DBMS管理數(shù)據(jù)庫的一種系統(tǒng)軟件DBA完成某一功能的應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序nDBAP 1DBAP 2DBAP n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(工作環(huán)境)數(shù)據(jù)庫(DB): Da

9、tabase數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS): Database Management System數(shù)據(jù)庫應(yīng)用(DBAP): DataBase Application數(shù)據(jù)庫管理員(DBA): DataBase Administrator計算機(jī)基本系統(tǒng)什么是數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(2)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的幾個構(gòu)成部分?相互有關(guān)聯(lián)關(guān)系的數(shù)據(jù)的集合數(shù)據(jù)庫/DatabaseDBMSOracle或Sybase或SQL Server或DB 2或MS AccessDBA圖書采買管理程序圖書借閱管理程序讀者管理程序DBAP 1DBAP 3DBAP nTable1: 出版社T2: 出版社圖書目錄T3:采買記錄T4:圖書；T5:讀

10、者T6:借閱登記T7:工作人員數(shù)據(jù)庫/Database采買員借還管理員借書證管理員圖書編目管理程序DBAP 2編目員數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(工作環(huán)境)示例：圖書管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)什么是數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(2)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的幾個構(gòu)成部分?表名表標(biāo)題(格式)數(shù)據(jù)庫定義: 定義數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)表的名稱、標(biāo)題(內(nèi)含的屬性名稱及對該屬性的值的要求)等。 DBMS提供一套數(shù)據(jù)定義語言(DDL:Data Definition Language)給用戶 用戶使用DDL描述其所要建立表的格式 DBMS依照用戶的定義，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫及其中的Table用戶DBAPDBMS1. 執(zhí)行定義操作，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫什么是數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(3)數(shù)據(jù)

11、庫管理系統(tǒng)的基本功能數(shù)據(jù)庫操縱: 向數(shù)據(jù)庫的Table中增加/刪除/更新數(shù)據(jù)及對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、檢索、統(tǒng)計等 DBMS提供一套數(shù)據(jù)操縱語言(DML:Data Manipulation Language)給用戶 用戶使用DML描述其所要進(jìn)行的增、刪、改、查等操作 DBMS依照用戶的操作描述，實際執(zhí)行這些操作用戶DBAPDBMS2. 對表的內(nèi)容執(zhí)行增加、刪除、更新、檢索等操作數(shù)據(jù)庫什么是數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(3)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基本功能數(shù)據(jù)庫控制: 控制數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的使用-哪些用戶可以使用,哪些不可以 DBMS提供一套數(shù)據(jù)控制語言(DCL:Data Control Language)給用戶 用戶使用D

12、CL描述其對數(shù)據(jù)庫所要實施的控制 DBMS依照用戶的描述，實際進(jìn)行控制用戶DBAPDBMS3. 依照定義信息，對數(shù)據(jù)庫的使用實施控制數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)安全性完整性定義信息誰, 能訪問哪些數(shù)據(jù),權(quán)利DBADBMS定義控制信息什么是數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(3)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基本功能數(shù)據(jù)庫維護(hù): 轉(zhuǎn)儲/恢復(fù)/重組/性能監(jiān)測/分析 DBMS提供一系列程序(實用程序/例行程序) 給用戶 在這些程序中提供了對數(shù)據(jù)庫維護(hù)的各種功能 用戶使用這些程序進(jìn)行各種數(shù)據(jù)庫維護(hù)操作數(shù)據(jù)庫維護(hù)的實用程序，一般都是由數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)來使用和掌握的用戶DBAPDBMS4. 數(shù)據(jù)庫維護(hù), 如轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)庫DBA什么是數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

13、(3)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基本功能DBMS為完成DB管理，在后臺運(yùn)行著一系列程序數(shù)據(jù)庫物理存儲數(shù)據(jù)庫查詢執(zhí)行及查詢優(yōu)化并發(fā)控制故障恢復(fù)安全性控制完整性控制數(shù)據(jù)字典管理應(yīng)用程序接口(API) 什么是數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(3)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基本功能數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫什么是數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(4)小結(jié)數(shù)據(jù) 定義數(shù)據(jù) 操縱數(shù)據(jù) 控制數(shù)據(jù) 存儲數(shù)據(jù) 查詢數(shù)據(jù) 維護(hù)數(shù)據(jù)庫語言一系列執(zhí)行存儲/查找/備份/解析語言等的程序關(guān)系與關(guān)系模型Research Center on Intelligent Computing for Enterprises & Services,Harbin Institute of T

14、echnology戰(zhàn)德臣哈爾濱工業(yè)大學(xué) 教授.博士生導(dǎo)師教育部大學(xué)計算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會委員什么是關(guān)系?表 vs. 關(guān)系? 關(guān)系的通俗解釋?怎樣嚴(yán)格定義“表”-關(guān)系?基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型I-什么是關(guān)系(1)什么是數(shù)據(jù)模型?數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作完整性約束為保證操作后和操作過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)仍符合規(guī)定所必須遵守的約束條件對這些格式的數(shù)據(jù)都可能有哪些操作有哪些格式的數(shù)據(jù)刻畫信息世界或數(shù)據(jù)世界的一組嚴(yán)格定義的概念的集合數(shù)據(jù)庫三大經(jīng)典的數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型 層次模型 網(wǎng)狀模型基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型I-什么是關(guān)系(1)什么是數(shù)據(jù)模型?現(xiàn)實世界信息世界數(shù)據(jù)世界概念數(shù)據(jù)模型(簡稱概念模型)學(xué)生成績單表名表標(biāo)

15、題(格式)表內(nèi)容(值)列名列值行/元組/記錄( row /tuple /record )列/字段/屬性/數(shù)據(jù)項(column/field/attribute/data item)(關(guān)系)模式表/關(guān)系Table中描述了一批相互有關(guān)聯(lián)關(guān)系的數(shù)據(jù)=關(guān)系 數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模型起源于規(guī)范化“表(Table)”的處理Table: 以按行按列形式組織及展現(xiàn)的數(shù)據(jù)基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型I-什么是關(guān)系(2)你理解關(guān)于關(guān)系的一些術(shù)語的含義嗎?怎樣把一張表格定義清楚呢?2. 值域(Domain)說清楚每一列數(shù)據(jù)可能的取值1. 指出有多少列3.指出所有可能的元組元組是值的一個組合；值域中值的所有可能的組合-笛卡爾積關(guān)系中

16、元組是有意義的組合-笛卡爾積的子集4.指出關(guān)系中的元組用數(shù)學(xué)嚴(yán)格地定義Table基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型I-什么是關(guān)系(3)如何用數(shù)學(xué)來定義關(guān)系呢?用數(shù)學(xué)嚴(yán)格地定義Table基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型I-什么是關(guān)系(3)如何用數(shù)學(xué)來定義關(guān)系呢?首先定義“列”的取值范圍“域(Domain)”域(Domain)一組值的集合，這組值具有相同的數(shù)據(jù)類型如整數(shù)的集合、字符串的集合、全體學(xué)生的集合再如, 由8位數(shù)字組成的數(shù)字串的集合，由0到100組成的整數(shù)集合集合中元素的個數(shù)稱為域的基數(shù)(Cardinality)D1男人集合(MAN)李基，張鵬D2女人集合(WOMAN)王芳，劉玉D3兒童集合(CHILD)李健，

17、張睿，張峰再定義“元組”及所有可能組合成的元組：笛卡爾積笛卡爾積(Cartesian Product)一組域D1 , D2 , Dn的笛卡爾積為:D1D2Dn = (d1 , d2 , , dn) | diDi , i=1,n 笛卡爾積的每個元素(d1 , d2 , , dn)稱作一個n-元組（n-tuple）D1男人D2女人D3兒童 李基，張鵬 王芳，劉玉 李健，張睿，張峰 用數(shù)學(xué)嚴(yán)格地定義Table基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型I-什么是關(guān)系(3)如何用數(shù)學(xué)來定義關(guān)系呢?由于笛卡爾積中的所有元組并不都是有意義的，因此關(guān)系(Relation)一組域D1 , D2 , Dn的笛卡爾積的子集:笛卡爾積中

18、具有某一方面意義的那些元組被稱作一個關(guān)系(Relation)由于關(guān)系的不同列可能來自同一個域，為區(qū)分，需要為每一列起一個名字，該名字即為屬性名。不同列名的列值可以來自相同域。例如：家庭(丈夫:男人，妻子:女人, 子女:兒童)或家庭(丈夫，妻子, 子女)列名(屬性名)列值：來自域用數(shù)學(xué)嚴(yán)格地定義Table基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型I-什么是關(guān)系(3)如何用數(shù)學(xué)來定義關(guān)系呢?關(guān)系的性質(zhì)列是同質(zhì)的(Homogeneous)，即每一列中的分量是同一類型數(shù)據(jù)，來自同一個域不同的列可出自同一個域，每一列稱為屬性，要給予不同的屬性名列的順序可以任意交換，行的順序也可以任意交換任意兩個元組不能完全相同每一分量必須

19、是不可分的數(shù)據(jù)項丈夫妻子 孩子第一個 第二個李基王芳李健張鵬劉玉張睿 張峰981101 數(shù)據(jù)庫 01 張三 100981101 數(shù)據(jù)庫 02 張四 90981101 數(shù)據(jù)庫 03 張五 80981101 計算機(jī) 01 張三 89981101 計算機(jī) 02 張四 98981101 計算機(jī) 03 張五 72981102 數(shù)據(jù)庫 01 王三 30981102 數(shù)據(jù)庫 02 王四 90981102 數(shù)據(jù)庫 03 王武 78學(xué)生成績單班級 課程 學(xué)號 姓名 成績基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型I-什么是關(guān)系(4)關(guān)系有什么性質(zhì)?候選碼(Candidate Key)/候選鍵關(guān)系中的一個屬性組，其值能唯一標(biāo)識一個元組

20、，若從該屬性組中去掉任何一個屬性，它就不具有這一性質(zhì)了，這樣的屬性組稱作候選碼?；緮?shù)據(jù)模型：關(guān)系模型I-什么是關(guān)系(5)關(guān)系中的候選鍵?學(xué)生(S#, Sname, Sage, Sclass)課程(C#, Cname, Credit, T#)基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型I-什么是關(guān)系(6)關(guān)系中的外鍵? 外碼(Foreign Key)/外鍵關(guān)系R中的一個屬性組，它不是R的候選碼，但它與另一個關(guān)系S的候選碼相對應(yīng)，則稱這個屬性組為R的外碼或外鍵。外碼是兩個關(guān)系(數(shù)據(jù)表)的連接紐帶外碼主碼主碼兩個關(guān)系可以靠外碼聯(lián)接起來基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型I-什么是關(guān)系(7)小結(jié)?學(xué)生成績單表名表標(biāo)題(格式)表內(nèi)容(值

21、)列名列值行/元組/記錄( row /tuple /record )列/字段/屬性/數(shù)據(jù)項(column/field/attribute/data item)(關(guān)系)模式表/關(guān)系Table中描述了一批相互有關(guān)聯(lián)關(guān)系的數(shù)據(jù)=關(guān)系 數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模型起源于規(guī)范化“表(Table)”的處理Table: 以按行按列形式組織及展現(xiàn)的數(shù)據(jù)表關(guān)系屬性/列記錄/行候選鍵外鍵關(guān)系有哪些運(yùn)算?關(guān)系的運(yùn)算 vs. 表的操作?基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型II-關(guān)系運(yùn)算之并-差-交-積(1)什么是關(guān)系運(yùn)算?基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型II-關(guān)系運(yùn)算之并-差-交-積(1)什么是關(guān)系運(yùn)算?有哪些運(yùn)算?什么是關(guān)系運(yùn)算?并：R S差：R S

22、積：R S選擇：(R)投影：(R)連接：R S交：R S并(Union)RS 定義：設(shè)關(guān)系R和關(guān)系S是并相容的(即：屬性數(shù)目相同，其對應(yīng)的域也相同)，則關(guān)系R與關(guān)系S的并運(yùn)算結(jié)果也是一個關(guān)系，記作：RS, 它由或者出現(xiàn)在關(guān)系R中，或者出現(xiàn)在S中的元組構(gòu)成 數(shù)學(xué)描述： RS = t | tR tS ，其中t是元組 R S 與 S R 運(yùn)算的結(jié)果是同一個關(guān)系RS基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型II-關(guān)系運(yùn)算之并-差-交-積(2)什么情況用并運(yùn)算呢?R(參加體育隊的學(xué)生)S(參加文藝隊的學(xué)生)RS(或者參加體育隊或者文藝隊的學(xué)生)并(Union)基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型II-關(guān)系運(yùn)算之并-差-交-積(2)什么情

23、況用并運(yùn)算呢? 定義：假設(shè)關(guān)系R 和關(guān)系S是并相容的，則關(guān)系R 與關(guān)系S 的差運(yùn)算結(jié)果也是一個關(guān)系，記作：R S, 它由出現(xiàn)在關(guān)系R中但不出現(xiàn)在關(guān)系S中的元組構(gòu)成 數(shù)學(xué)描述： R S = t | tR t S ，其中t是元組 注意：R S 與 S R 是不同的 RSR SRSS R差(Difference)基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型II-關(guān)系運(yùn)算之并-差-交-積(3)什么情況用差運(yùn)算呢?R(參加體育隊的學(xué)生)S(參加文藝隊的學(xué)生)RS(參加體育隊而未參加文藝隊的學(xué)生)SR(參加文藝隊而未參加體育隊的學(xué)生)差(Difference)基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型II-關(guān)系運(yùn)算之并-差-交-積(3)什么情況用

24、差運(yùn)算呢? 定義：假設(shè)關(guān)系R和關(guān)系S是并相容的，則關(guān)系R與關(guān)系S的交運(yùn)算結(jié)果也是一個關(guān)系，記作：R S, 它由同時出現(xiàn)在關(guān)系R和關(guān)系S中的元組構(gòu)成 數(shù)學(xué)描述： RS = t | tR tS ，其中t是元組 RS 和 SR 運(yùn)算的結(jié)果是同一個關(guān)系交運(yùn)算可以通過差運(yùn)算來實現(xiàn)： R S = R (R S) = S (S R) RSRS交(Intersection)基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型II-關(guān)系運(yùn)算之并-差-交-積(4)什么情況用交運(yùn)算呢?交(Intersection)基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型II-關(guān)系運(yùn)算之并-差-交-積(4)什么情況用交運(yùn)算呢?R(參加體育隊的學(xué)生)S(參加文藝隊的學(xué)生)RS(既參

25、加體育隊又參加文藝隊的學(xué)生) 定義：關(guān)系R () 與關(guān)系S() 的廣義笛卡爾積 (簡稱廣義積) 運(yùn)算結(jié)果也是一個關(guān)系，記作： R x S, 它由關(guān)系R中的元組與關(guān)系S的元組進(jìn)行所有可能的拼接(或串接)構(gòu)成。 數(shù)學(xué)描述： R x S = | R S 笛卡爾積可將兩個表串接起來作為一個表進(jìn)行操作廣義笛卡爾積 (Cartesian Product)基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型II-關(guān)系運(yùn)算之并-差-交-積(5)什么情況用笛卡爾積運(yùn)算呢?廣義笛卡爾積 (Cartesian Product)基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型II-關(guān)系運(yùn)算之并-差-交-積(5)什么情況用笛卡爾積運(yùn)算呢? 定義：給定一個關(guān)系R, 同時給定一

26、個選擇的條件condition(簡記con), 選擇運(yùn)算結(jié)果也是一個關(guān)系，記作con(R) , 它從關(guān)系R中選擇出滿足給定條件condition的元組構(gòu)成 數(shù)學(xué)描述： con(R)=t | t R con(t) = 真 ， 設(shè)R(A1 ,A2 , ,An), t是R的元組, t 的分量記為tAi, 或簡寫為Ai 條件con由邏輯運(yùn)算符連接算術(shù)/比較表達(dá)式組成 邏輯運(yùn)算符：， 或?qū)憺?and , or, not 算術(shù)/比較表達(dá)式：X Y, 其中X, Y 是t的分量、常量或簡單函數(shù), 是比較運(yùn)算符, , , , , , 選擇(Selection)基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型III-關(guān)系運(yùn)算之選擇-投影-

27、連接(1)什么情況用選擇運(yùn)算呢?選擇(Selection)基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型III-關(guān)系運(yùn)算之選擇-投影-連接(1)什么情況用選擇運(yùn)算呢?R(學(xué)生表) Sage20 (R)查詢所有年齡小于20同學(xué)的信息 D#=“03” D#=“05” (R)查詢所有3系或5系的同學(xué)信息 定義：給定一個關(guān)系R, 投影運(yùn)算結(jié)果也是一個關(guān)系，記作 A(R) , 它從關(guān)系R中選出屬性包含在A中的列構(gòu)成 數(shù)學(xué)描述： Ai1, Ai2, ,Aik(R) = | tR 設(shè)R(A1 ,A2 , ,An) Ai1, Ai2, ,Aik A1 ,A2 , ,An tAi表示元組t中相應(yīng)于屬性Ai的分量 投影運(yùn)算可以對原關(guān)系的

28、列在投影后重新排列投影(Projection)基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型III-關(guān)系運(yùn)算之選擇-投影-連接(2)什么情況用投影運(yùn)算呢?投影(Projection)基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型III-關(guān)系運(yùn)算之選擇-投影-連接(2)什么情況用投影運(yùn)算呢?R(學(xué)生表)Sname, Sage (R)查詢所有學(xué)生的姓名和年齡 Sname, D (R)查詢所有學(xué)生的姓名及其所在的系 定義：給定關(guān)系R和關(guān)系S, R與S的連接運(yùn)算結(jié)果也是一個關(guān)系，記作 ，它由關(guān)系R和關(guān)系S的笛卡爾積中, 選取R中屬性A與S中屬性B之間滿足 條件的元組構(gòu)成。 數(shù)學(xué)描述： 設(shè)R(A1 ,A2 , ,An), A A1 ,A2 , ,An

29、 S(B1 ,B2 , ,Bm), B B1 ,B2 , ,Bm t是關(guān)系R中的元組，s是關(guān)系S中的元組 屬性A和屬性B具有可比性 是比較運(yùn)算符, , , , , , 在實際應(yīng)用中，-連接操作經(jīng)常與投影、選擇操作一起使用-連接(-Join)基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型III-關(guān)系運(yùn)算之選擇-投影-連接(3)什么情況用連接運(yùn)算呢? 定義：給定關(guān)系R和關(guān)系S, R與S的自然連接運(yùn)算結(jié)果也是一個關(guān)系，記作 ，它由關(guān)系R和關(guān)系S的笛卡爾積中選取相同屬性組B上值相等的元組所構(gòu)成。 數(shù)學(xué)描述： 自然連接是一種特殊的連接運(yùn)算 要求關(guān)系R和關(guān)系S必須有相同的屬性組B(如R,S共有一個屬性B1,則B是B1 , 如R,

30、 S共有一組屬性B1, B2, , Bn，則B是這些共有的所有屬性) R, S屬性相同，值必須相等才能連接，即 R.B1 = S.B1 and R.B2 = S.B2 and R.Bn = S.Bn才能連接 要在結(jié)果中去掉重復(fù)的屬性列(因結(jié)果中R.Bi 始終是等于S.Bi 所以可只保留一列即可)自然連接(Natural-Join)基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型III-關(guān)系運(yùn)算之選擇-投影-連接(3)什么情況用連接運(yùn)算呢?基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型III-關(guān)系運(yùn)算之選擇-投影-連接(3)什么情況用連接運(yùn)算呢?-連接 vs. 連接 vs. 笛卡爾積學(xué)生成績單表名表標(biāo)題(格式)表內(nèi)容(值)列名列值行/元組/記錄

31、( row /tuple /record )列/字段/屬性/數(shù)據(jù)項(column/field/attribute/data item)(關(guān)系)模式表/關(guān)系Table中描述了一批相互有關(guān)聯(lián)關(guān)系的數(shù)據(jù)=關(guān)系 數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模型起源于規(guī)范化“表(Table)”的處理Table: 以按行按列形式組織及展現(xiàn)的數(shù)據(jù)表關(guān)系并選擇差交投影連接積基本數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型III-關(guān)系運(yùn)算之選擇-投影-連接(4)小結(jié)?怎樣應(yīng)用關(guān)系運(yùn)算進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的查詢?集合的思維 vs. 邏輯的思維?對“表”形式數(shù)據(jù)的各種復(fù)雜操作的表達(dá)應(yīng)用關(guān)系運(yùn)算進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的查詢 (1)利用關(guān)系運(yùn)算進(jìn)行查詢?查詢表達(dá)式組合各種運(yùn)算應(yīng)用關(guān)系運(yùn)算進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的查詢 (1)利用關(guān)系運(yùn)算進(jìn)行查詢?查詢學(xué)習(xí)課程號為002的學(xué)生學(xué)號和成績S#, Score( ) 查詢學(xué)習(xí)課程號為001的學(xué)生學(xué)號、姓名S#,Sname(