關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算講述

《數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)》簡(jiǎn)介一．

內(nèi)容數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的基本理論和方法數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域研究的的新理論、新技術(shù)。二．

要求掌握相關(guān)理論、原理和技術(shù)有課后書面作業(yè)期末閉卷考試成績(jī)：平時(shí)成績(jī)（20）＋考試成績(jī)（80）

三．

教材與參考書1.教材：

數(shù)據(jù)庫(kù)理論與新技術(shù)北京理工大學(xué)出版社

2.參考資料：1.王珊

薩師煊數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論高等教育出版社2.閃四清，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理與應(yīng)用教程，清華大學(xué)出版社，北京，2008.43.李昭原，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)新進(jìn)展

清華大學(xué)出版社2007.104.SYBASE、ORACLE、IBMDB2、INFORMIX、MSSQLSERVER數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有關(guān)資料。3.教材和參考書的使用

本課程以教材為主，課件內(nèi)容主要來(lái)自教材和參考書,課程內(nèi)容自成體系。對(duì)以前一點(diǎn)沒有學(xué)過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)基本知識(shí)的同學(xué)，可以從參考書1或其它相關(guān)參考書中查到一些最基本的知識(shí)。四.本課程主要內(nèi)容第一章關(guān)系和關(guān)系模型

數(shù)據(jù)模型,關(guān)系和關(guān)系模式,鍵,關(guān)系的更新.第二章關(guān)系運(yùn)算布爾運(yùn)算,選擇,投影,連接,除,常關(guān)系,屬性命名,關(guān)系代數(shù).第三章數(shù)據(jù)依賴函數(shù)依賴、多值依賴和連接依賴，數(shù)據(jù)依賴的公理系統(tǒng)，依賴集的等價(jià)和覆蓋及算法。第四章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)范式范式的概念，1NF～5NF，模式分解及其算法，生成范式的不同算法。第五章數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)與內(nèi)容，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與步驟。第六章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、主要功能、實(shí)現(xiàn)技術(shù)、語(yǔ)言處理，當(dāng)前流行的主流數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介。本課程主要內(nèi)容第七章分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，分布式查詢處理，分布式事務(wù)管理，分布式目錄,數(shù)據(jù)庫(kù)的安全保護(hù),數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性保護(hù)。第八章面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)新應(yīng)用的需求與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的局限性，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的查詢、并發(fā)控制，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。第九章數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)新進(jìn)展數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)新進(jìn)展，包括：數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)挖掘、并行數(shù)據(jù)庫(kù)、Web數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)、主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)等。第十章數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)論文選讀選擇10-15篇與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的學(xué)術(shù)論文進(jìn)行講解，讓學(xué)生了解本學(xué)科的基本研究方法和研究方向。五.數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域研究的三個(gè)主要方面1．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件（DBMS)

研究其設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，數(shù)據(jù)模型，對(duì)持久性數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)和存取方法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義和數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言，用戶接口等。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件是位于用戶和操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)管理軟件。如ORACLE、SQLServer、DB2、ACCESS等2．

數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和工具

早期有設(shè)計(jì)指南和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)全過(guò)程。要求設(shè)計(jì)工具能夠支持不同應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，如支持復(fù)雜對(duì)象設(shè)計(jì)等。

3．有關(guān)數(shù)據(jù)模型及設(shè)計(jì)理論的研究(7方面)（1）數(shù)據(jù)依賴?yán)碚摵瘮?shù)依賴、多值依賴、連接依賴（2）規(guī)范化理論范式、算法、模式分解（3）查詢優(yōu)化理論包括邏輯層和物理層的優(yōu)化4．泛關(guān)系理論泛關(guān)系模型、泛關(guān)系表示、泛關(guān)系查詢5．符號(hào)表追蹤理論6．超圖理論利用超圖研究數(shù)據(jù)庫(kù)模式的特性7．空值理論（不確定信息）空值表示，加了空值后的運(yùn)算、推理，空值的分類,分解方法、查詢優(yōu)化等。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象—關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)并行數(shù)據(jù)庫(kù)多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)工程數(shù)據(jù)庫(kù)智能數(shù)據(jù)庫(kù)模糊數(shù)據(jù)庫(kù)嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)Web數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)挖掘

六.數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的新技術(shù)人工管理階段（上世紀(jì)50年代初期）數(shù)據(jù)不保存應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)不共享數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)集1數(shù)據(jù)集2數(shù)據(jù)集n

七.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

文件系統(tǒng)階段（上世紀(jì)50年代后期）

數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)的分離數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期保存由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)文件是面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大數(shù)據(jù)獨(dú)立性差數(shù)據(jù)文件1應(yīng)用程序1應(yīng)用程序n文件管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件n數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段（上世紀(jì)60年代后期）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴(kuò)充數(shù)據(jù)獨(dú)立性高數(shù)據(jù)由ＤＢＭＳ統(tǒng)一管理和控制程序1程序2程序n數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)(DataBase,DB)

長(zhǎng)期存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DataBaseManagementSystemDBMS)

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是位于用戶和操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)管理軟件。如ORACLE、SQLServer、DB2、ACCESS等。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的功能是：科學(xué)地組織和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護(hù)數(shù)據(jù)。八.數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DBS)由：數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（DBA)、數(shù)據(jù)庫(kù)用戶構(gòu)成的系統(tǒng)用戶1用戶2用戶3應(yīng)用系統(tǒng)操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶開發(fā)工具數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DBA后頁(yè)

任課教師：蘇桂平

手機(jī)/p>

郵箱：sugp@答疑地點(diǎn):青年公寓6號(hào)樓2層214-3答疑時(shí)間：周三上午3-4節(jié)第一章

關(guān)系和關(guān)系模型主要內(nèi)容：數(shù)據(jù)模型關(guān)系和關(guān)系模式鍵關(guān)系的更新數(shù)據(jù)模型的組成要素：

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)的完整性基本的數(shù)據(jù)模型分類：

層次、網(wǎng)狀、關(guān)系數(shù)據(jù)模型、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型1.1數(shù)據(jù)模型

1.1.1數(shù)據(jù)模型的組成要素

（l）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：用于描述數(shù)據(jù)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，包括應(yīng)用所涉及的對(duì)象類和對(duì)象類所具有的特性以及它們之間的聯(lián)系。（2）數(shù)據(jù)操作：是施加在對(duì)象上的一組操作，是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的描述。

（3）數(shù)據(jù)的完整性：是對(duì)數(shù)據(jù)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特征性的限制，是一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。1.層次模型有且僅有一個(gè)結(jié)點(diǎn)無(wú)雙親，稱為根結(jié)點(diǎn)；其它結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)雙親。

層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一棵樹。1.1.2基本數(shù)據(jù)模型分類

大學(xué)組織機(jī)構(gòu)的層次模型

2.網(wǎng)狀模型

允許一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)雙親；多個(gè)結(jié)點(diǎn)無(wú)雙親結(jié)點(diǎn)。班級(jí)課程學(xué)生基本結(jié)構(gòu)是二維表，一張表稱為一個(gè)關(guān)系。與層次和網(wǎng)狀模型比較，關(guān)系模型有下列優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一；建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念基礎(chǔ)上；將數(shù)據(jù)定義和數(shù)據(jù)操縱統(tǒng)一在一種語(yǔ)言中，使用方便，易學(xué)易用。

由于關(guān)系模型具有許多優(yōu)點(diǎn)，因而在80年代之后的商品化數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)幾乎都是關(guān)系型的。所以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是本課程的主要研究?jī)?nèi)容之一。

3.關(guān)系數(shù)據(jù)模型9020042

陸川

2004029020041

劉敏

2004019020031

李麗

200302

9020031

王鳴

200301

班級(jí)

姓名

學(xué)號(hào)

(a)學(xué)生關(guān)系

9020042

數(shù)

據(jù)

庫(kù)

計(jì)算機(jī)

曹巖

9020041

人工智能

計(jì)算機(jī)

馬小路

9020032英語(yǔ)

外

語(yǔ)

趙

偉

9020031

計(jì)算數(shù)學(xué)

數(shù)

學(xué)

吳云峰

班級(jí)

課程

系別

教師姓名

(b)教師開課關(guān)系

可以表示復(fù)雜對(duì)象；模塊化的結(jié)構(gòu)，便于管理；具有定義抽象數(shù)據(jù)類型的能力。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型是新一代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展的方向。

4.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型1.2關(guān)系和關(guān)系模式1.2.1關(guān)系

在關(guān)系模型中唯一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是關(guān)系，一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)一張二維表。域

:具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。定義1（笛卡爾積）：D1,D2,...,Dn的笛卡爾積為：

D1D2...Dn={(d1,d2,...,dn)diDi，i=1,2,...,n}。其中每一個(gè)元素(d1,d2,...,dn)叫做一個(gè)n元組(n-tuple)，元素中第i個(gè)值di叫做第i個(gè)分量。例：設(shè)D1={1，2，3}，D2={a,b}D1D2={(1,a),(1,b),(2,a),(2,b),(3,a),(3,b)}實(shí)際上，如D1—學(xué)生集（50個(gè)），如D2—班級(jí)集（2個(gè)），

D1D2有多少元素？意義？定義2（關(guān)系）：集合D1,D2,...,Dn笛卡爾積的任一個(gè)子集稱該集合上的一個(gè)關(guān)系(Relation)。

其中,集合D1,D2,...,Dn是關(guān)系中元組的取值范圍，稱關(guān)系的域(domain)，這些域是有限的非空集合，n叫做關(guān)系的度(degree)。關(guān)系的基本概念關(guān)系（Relation）二維表，關(guān)系用關(guān)系名標(biāo)識(shí)，如關(guān)系r。元組（Tuple）表中的行，一般用變量t表示。屬性（Attribute）表中的一列，如列Ai，dom[Ai]表示屬性Ai的域

鍵（Key，碼）可以唯一地確定一個(gè)元組的屬性組。關(guān)系舉例：火車時(shí)刻表dom(NUMBER)={565,523,532,K95,K96}dom(FROM)=dom(TO)={BeiJing,XuZhou,…,ShenZhen}dom(DEPARTS)=dom(ARRIVES)=一組時(shí)間。表1火車時(shí)刻表7:3717:13WuChangShenZhenK967:1816:55ShenZhenWuChangK959:4021:45BeiJingLuoYang5326:0621:30LuoYangXuZhou5237:5420:40BeiJing565ARRIVESDEPARTS

FROMNUMBER

TOXuZhou關(guān)系的性質(zhì)(關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)關(guān)系的限定)

1.每一列中的值是同類型的數(shù)據(jù)，來(lái)自同一個(gè)域。2.不同的列可以有相同的域，每一列稱為屬性，用屬性名標(biāo)識(shí)。3.列的順序是無(wú)關(guān)緊要的。4.任意二個(gè)元組不能完全相同。（相同元組稱重復(fù)組）5.行的順序是無(wú)關(guān)緊要的。6.關(guān)系中的每個(gè)分量都是原子值，是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。

1.2.2關(guān)系模式

關(guān)系模式一般表示為：關(guān)系名（屬性1、……屬性n）

如：R(A1,A2,…,An)。用U表示關(guān)系R的屬性集合U=A1∪A2∪…∪An,

模式R上的一個(gè)關(guān)系r是從U到D的映象。元組t∈r，t的分量用t[Ai]表示.t[Ai]∈Di例：在學(xué)生關(guān)系模式S(SNO,SNAME,AGE,SEX，CNO)中，當(dāng)CNO=1,就可以一班學(xué)生的列表，即一個(gè)具體的關(guān)系；當(dāng)CNO=2,就可以二班學(xué)生的列表，即另一個(gè)具體的關(guān)系。

定義(關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式):

設(shè)屬性集U和U的屬性所關(guān)聯(lián)的域?yàn)镈，U上的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式R是R1,R2,…,Rp

的集合，即：R={R1,R2,…,Rp}

，且U

=R1∪R2∪…∪Rp。比如：R1為學(xué)生關(guān)系：S(Sno，Sname，Sbirth，Dept，Class，Rno)R2為班級(jí)關(guān)系：C(Class，Pname，Dept，Cnum，Cyear)R3為系關(guān)系：D(Dept，Dno，Office，Dnum)R4為學(xué)生會(huì)關(guān)系：M(Mname，Myear，Maddr，Mnum)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)：一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式R對(duì)應(yīng)的所有關(guān)系集合

{r1,r2,…,rp}稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式R上的一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)d.

關(guān)系模式和關(guān)系的區(qū)別和聯(lián)系：關(guān)系模式：對(duì)一類實(shí)體特征的結(jié)構(gòu)性描述，即對(duì)關(guān)系的結(jié)構(gòu)性描述，該描述一般包括關(guān)系名、屬性名、屬性域的類型和長(zhǎng)度，屬性之間固有的依賴聯(lián)系等。關(guān)系模式和關(guān)系的區(qū)別和聯(lián)系：關(guān)系模式描述的是關(guān)系的靜態(tài)結(jié)構(gòu)信息，是對(duì)一個(gè)關(guān)系的“型”的描述，是相對(duì)固定的。關(guān)系是在關(guān)系模式約束之下的若干實(shí)體的集合，實(shí)體的數(shù)量是隨時(shí)間變化的，但這種變化必定在關(guān)系模式的約束范圍內(nèi)。

一般用大寫字母表述關(guān)系的結(jié)構(gòu)，比如R，用小寫字母一個(gè)具體的關(guān)系值,如r.

1.3

鍵（Key）和關(guān)系的完整性

1.鍵設(shè)關(guān)系模式R(U)，KU，r是R上的任一關(guān)系，若對(duì)r中的任意二個(gè)不同的元組t1、t2滿足:(1)t1[K]t2[K]；

(2)若KK而t1[K]t2[K]不成立。稱K是R的鍵。若僅條件(1)成立，K是R的超鍵。有鍵的定義得出：鍵是能唯一標(biāo)示元組的最小屬性集。在上面火車時(shí)刻表的例子中，NUMBER是一個(gè)鍵。

2.主鍵、隱含鍵、候選鍵、超鍵主鍵：有的關(guān)系具有多于一個(gè)鍵，這種情況下指派其中一個(gè)鍵為主鍵，簡(jiǎn)稱為關(guān)系的鍵。用帶下劃線的屬性表示。例如：TRAIN(NUMBER,FROM,TO,DEPARTS,ARRIVES)TRAIN(NUMBER,FROM,TO,DEPARTS,ARRIVES)隱含鍵：未被制定的鍵稱隱含鍵，也稱替補(bǔ)鍵。候選鍵：主鍵和隱含鍵統(tǒng)稱為候選鍵。超鍵：在上面鍵的定義中，若條件（2）不成立，稱K為R的超鍵。例如：NUMBER、FROM是一個(gè)超鍵。3.關(guān)系的完整性

（1）關(guān)系模型的三要素：

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為單一的關(guān)系，它表示了實(shí)體和實(shí)體間的聯(lián)系。關(guān)系操作

關(guān)系操作關(guān)系代數(shù)：布爾運(yùn)算、專門關(guān)系運(yùn)算；關(guān)系演算：關(guān)系元組演算、域演算。完整性約束

實(shí)體完整性、參照完整性、用戶定義的完整性。

實(shí)體完整性

關(guān)系中鍵屬性的值不能取空值。

例如：學(xué)生關(guān)系S(SNO,SNAME,AGE,SEX,CNO)

參照完整性

是關(guān)系間引用所遵循的規(guī)則，與外鍵有關(guān)。

用戶定義的完整性

數(shù)據(jù)間應(yīng)滿足的語(yǔ)義約束關(guān)系，由用戶定義，由系統(tǒng)檢查。（2）完整性約束

下下頁(yè)

外鍵：

設(shè)F是關(guān)系R的一個(gè)或一組屬性，但不是R的鍵。若F是另一個(gè)關(guān)系S的鍵，則稱F是關(guān)系R的外鍵。

R為參照關(guān)系，S為被參照關(guān)系。

例如：參照關(guān)系學(xué)生關(guān)系S(SNO,SNAME,AGE,SEX，CNO)班級(jí)關(guān)系C(CNO,CMN)---被參照關(guān)系

參照完整性規(guī)則關(guān)系R中外鍵的值或者為空值，或者為被參照關(guān)系中主鍵的值。建立表結(jié)構(gòu)和完整性約束

補(bǔ)充：SQL語(yǔ)言簡(jiǎn)介

SQL是英文StructuredQueryLanguage的縮寫，意思為結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言。SQL語(yǔ)言將數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言DDL、數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言DML、數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言DCL的功能集于一體，可以獨(dú)立完成數(shù)據(jù)庫(kù)生命周期中的全部活動(dòng).

SQL被作為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言。目前，絕大多數(shù)流行的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，如Oracle,Sybase,MicrosoftSQLServer,Access等都采用了SQL語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)?；镜腟QL語(yǔ)句包括Select、Insert、Update、Delete、Create、Drop，它們可以被用來(lái)完成幾乎所有的數(shù)據(jù)庫(kù)操作。很多數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)不同的需要對(duì)SQL語(yǔ)句進(jìn)行了再開發(fā)和擴(kuò)展。

SQL的基本語(yǔ)句

1.創(chuàng)建新表

create

tabletabname(col1type1[notnull][primarykey],col2type2[notnull],..)

例：CREATETABLEC

（CNONUMBER(6)，

CMNCHAR(10)）2.選擇select*fromtable1where范圍例：SELECTSNO，SNAMEFROMSWHERECNO=2002013.插入insertintotable1(field1,field2)values(value1,value2)例：INSERTINTOSVALUES（909901，‘李利’，21，‘男’，200205）；4.刪除deletefromtable1where范圍例：DELETEFROMSWHERESNO=20100162；5.更新（修改）updatetable1setfield1=value1where范圍例：UPDATESSETSage=23WHERESno=‘20100162’

完成核心功能SQL語(yǔ)言只用9個(gè)動(dòng)詞，并且它的表達(dá)接近英語(yǔ)句子，所以比較簡(jiǎn)單、易學(xué)。

SQL語(yǔ)言既是自含式語(yǔ)言，又是嵌入式語(yǔ)言。作為自含式語(yǔ)言，它能夠獨(dú)立地用于聯(lián)機(jī)交互的使用方式，用戶可以在終端鍵盤上直接鍵入SQL命令對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作；作為嵌入式語(yǔ)言，

SQL語(yǔ)句能夠嵌入到高級(jí)語(yǔ)言，比如：C、PL/1、FORTRAN。

CREATETABLES

（SNONUMBER(4)，

SNAMECHAR(10)NOTNULL，

AGENUMBER(3), SEXCHAR(1), CNONUMBER(6),

CONSTRAINTSK1PRIMARYKEY(SNO),

CONSTRAINTSK2FOREIGNKEY(CNO)REFERENCESC(CNO)),

CONSTRAINTSK3CHECK(AGEIN(16,45)))；CREATETABLEC

（CNONUMBER(6)，

CMNCHAR(10),

CONSTRAINTCKPRIMARYKEY(CNO))；1.4關(guān)系的更新—插入、刪除、修改

1．插入

對(duì)關(guān)系r(A1,A2,…,An),插入操作形式為：

ADD(r；A1=d1,A2=d2,…An=dn)ADD(r；d1,d2,…,dn)

例：ADD(S；SNO=909901,SNAME=李利,AGE=21,SEX=男，CLASSNO=200205）插入操作的有效檢查： (1).描述的元組是否符合所指定的關(guān)系模式; (2).元組的某些值是否屬于對(duì)應(yīng)的域; (3).元組的鍵是否已在關(guān)系中存在。

例：用SQL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)在學(xué)生關(guān)系S中插入一個(gè)元組。

INSERTINTOSVALUES（909901，‘李利’，21，‘男’，200205）；

2．刪除

對(duì)關(guān)系r(A1,A2,…,An)，刪除操作形式為：

DEL(r；A1=d1,A2=d2,…An=dn)DEL(r；d1,d2,…dn

）；

若K=B1B2…Bm，DEL(r;B1=k1,B2=k2,…Bm=km)例：DEL(S；SNO=909901,SNAME=李利,AGE=21,SEX=男，CLASSNO=200205）刪除操作的檢查：如果被刪除元組在關(guān)系中不存在，這個(gè)關(guān)系將保持不變，但需給出一個(gè)出錯(cuò)提示。**刪去最后一個(gè)元組不受限制，即允許是空關(guān)系。

實(shí)際上，為了識(shí)別被刪除的元組并不需要所有元組的信息，只需要制定鍵的值就足夠了。比如：刪除學(xué)號(hào)為909901的學(xué)生元組

DELETEFROMSWHERESNO=909901；

3．修改

修改元組的部分值。對(duì)關(guān)系r(A1,A2,…,An)，若屬性集{C1,C2,…,Cp}{A1,A2,…An},則修改操作形式為：

CH(r；A1=d1,A2=d2,…An=dn；C1=e1,C2=e2,…,Cp=ep）

如果K＝{B1,B2,…Bm}為鍵，則可簡(jiǎn)化為：

CH(r；B1=k1,B2=k2,…Bm=km；C1=e1,C2=e2；…Cp=ep）例:CH(S；SNO=909901；CLASSNO=200203)修改操作可用刪除操作后跟一個(gè)插入操作實(shí)現(xiàn)。對(duì)插入和刪除操作的限制可運(yùn)用到修改操作中。例:施加一系列操作于火車時(shí)刻表1.ADD(train；33,TianJin,ShangHai,17:20,10:36);2.ADD(train；Y15,BeiJing,TianJin,10:05,12:43);3.DEL(train；523);4.CH(train；NUMBER=532;DEPARTS=22:45,ARRIVES=10:42)。

火車時(shí)刻表7:3717:13WuChangShenZhenK967:1816:55ShenZhenWuChangK959:4021:45BeiJingLuoYang5326:0621:30LuoYangXuZhou5237:5420:40BeiJing565ARRIVESDEPARTS

FROMNUMBER

TOXuZhou練習(xí)2.建立一個(gè)關(guān)于系、學(xué)生、班級(jí)、學(xué)會(huì)等諸信息的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。學(xué)生：學(xué)號(hào)、姓名、出生年月、系名、班號(hào)、宿舍區(qū)。班級(jí)：班號(hào)、專業(yè)名、系名、人數(shù)、入校年份。系：系名、系號(hào)、系辦公地點(diǎn)、人數(shù)。學(xué)會(huì)：學(xué)會(huì)名、成立年份、辦公地點(diǎn)、人數(shù)。語(yǔ)義如下：一個(gè)系有若干專業(yè)，每個(gè)專業(yè)每年只招一個(gè)班，每個(gè)班有若干學(xué)生。一個(gè)系的學(xué)生住在同一宿舍區(qū)。每個(gè)學(xué)生可參加若干學(xué)會(huì)，每個(gè)學(xué)會(huì)有若干學(xué)生。學(xué)生參加某學(xué)會(huì)有一個(gè)入會(huì)年份。請(qǐng)給出關(guān)系模式，指出各關(guān)系模式的候選鍵和外鍵。練習(xí)解答解：(1)關(guān)系模式如下：學(xué)生：S(Sno，Sname，Sbirth，Dept，Class，Rno)

班級(jí)：C(Class，Pname，Dept，Cnum，Cyear)

系：D(Dept，Dno，Office，Dnum)

學(xué)會(huì)：M(Mname，Myear，Maddr，Mnum)(2)各關(guān)系模式的候選鍵、外部鍵如下：

A、學(xué)生S候選鍵：Sno；外部鍵：Dept、Class；

B、班級(jí)C候選鍵：Class；外部鍵：Dept；

C、系D候選鍵：Dept或Dno；無(wú)外部鍵；

D、學(xué)會(huì)M候選鍵：Mname；無(wú)外部鍵。課后練習(xí)：如何用SQL來(lái)創(chuàng)建該數(shù)據(jù)庫(kù)？（建議沒有學(xué)過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的同學(xué)在自學(xué)SQL后練習(xí)一下）第二章

關(guān)系運(yùn)算本章的主要內(nèi)容：布爾運(yùn)算選擇投影連接除常關(guān)系屬性重命名關(guān)系代數(shù)2.1布爾運(yùn)算

關(guān)系可以看做元組的集合，那么集合的并、交、差等布爾運(yùn)算算都可以用到關(guān)系中。關(guān)系的布爾運(yùn)算包括：并、交、差、廣義笛卡爾積、補(bǔ)、有效補(bǔ)。同類關(guān)系：若R和S是同類關(guān)系，則滿足如下條件：（1）R和S具有相同的度；（2）R和S的對(duì)應(yīng)屬性定義在同一個(gè)域上。同類關(guān)系也稱相容運(yùn)算，布爾運(yùn)算大多是在同類關(guān)系中進(jìn)行。并(Union)關(guān)系R和S的并其結(jié)果由屬于R或?qū)儆赟的所有元組組成，其結(jié)果為一個(gè)新關(guān)系。記為：

Q=R∪S={t|t∈R或t∈S}

交(Intersection)

關(guān)系R和S的交其結(jié)果由既屬于R又屬于S的所有元組組成。記為：

Q=R∩S={t|t∈R且t∈S}

差(Difference)

關(guān)系R和S的差由屬于R但不屬于S的所有元組組成。記為：

Q=R－S={t|t∈R但tS}例子：R∪S

ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSR∪S

c1b2a2c2b2a1c1b1a1CBAc1b1a1CBAc1b2a2c2b3a1c2b2a1CBARSR-S

例子：R-S

c1b2a2c2b2a1c1b1a1CBAc1b2a2c2b2a1CBAc1b2a2c2b3a1c2b2a1CBARSR∩S

例子：R∩

S

例：并運(yùn)算的SQL實(shí)現(xiàn)查詢200201班的學(xué)生和年齡超過(guò)23歲的學(xué)生姓名。SELECTSNO，SNAMEFROMSWHERECNO=200201UNIONSELECTSNO，SNAME FROMSWHEREAGE>23；*INTERSECT（交）、MINUS（差）

廣義笛卡爾積關(guān)系R和S的笛卡爾積為R中所有元組和S中所有元組的串接。結(jié)果關(guān)系的屬性個(gè)數(shù)：k1+k2

其中k1和k2分別為R和S的屬性數(shù)結(jié)果關(guān)系的元組數(shù)：

m×n

，

其中m、n分別為R和S的元組數(shù)。

R和S的笛卡爾積記為：

Q=R×S={t|t

=trts,tr∈R

且ts∈S}廣義笛卡爾積的例子：ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSR×S

c1b1a1c1b1a1c1b2a2c1b2a2c2b2a1c1b2a2c1b1a1R.CR.BR.Ac2b2a1c2b2a1c2b2a1c2b3a1c1b2a2c2b2a1c2b3a1c1b2a2c2b2a1S.CS.BS.Ac1b2a2c2b3a1有學(xué)生關(guān)系S(Sno,Sname,Sage)和選課關(guān)系SC(Sno,Cno,Grade)SELECTS.*,SC.*FROMS,SC例：廣義笛卡爾積的SQL實(shí)現(xiàn)

補(bǔ)(Complement)

關(guān)系模式R(A1,A2,…,An)，R上的關(guān)系r。

補(bǔ)運(yùn)算：設(shè)dom(R)表示模式R上的所有元組的集合，則關(guān)系r的補(bǔ)為：

r=dom(R)－r

例:設(shè)R(A，B)，dom(A)={a1,a2,,a3}，dom(B)={b1,b2}R上的關(guān)系r和r的補(bǔ)r如下所示。

r＝(AB)

r＝(AB)a1b1a2b2a1b2a3b1

a2b1a3b2例:設(shè)R(A,B,C)，dom(A)={a1,a2}，dom(B)=整數(shù)的集合，

dom(C)={c1,c2}。求r的補(bǔ)。

r＝(ABC)

a11

c1a12

c2a21

c1a22

c1a23

c2

r＝adom(R,r)－r

adom(R,r)為模式R上的所有屬性對(duì)應(yīng)關(guān)系r的有效值域組成的所有元組的集合。由于adom(R,r)是有限的，則r的有效補(bǔ)r總是一個(gè)關(guān)系。~~

有效補(bǔ)

關(guān)系模式R(A1,A2,…,An)，屬性Ai的有效值域：

adom(Ai,r)={d|d∈Di，存在t∈r且t[Ai]=d}定義r的有效補(bǔ)為:例:設(shè)R(A,B,C)，dom(A)={a1,a2}，dom(B)=整數(shù)的集合，

dom(C)={c1,c2}。R上的關(guān)系r和r的有效補(bǔ)如下。~~

r＝(ABC)r＝(ABC)a11

c1a11

c2

a12

c2a12

c1

a21

c1a13

c1

a22

c1

a13

c2

a23

c2

a21

c2

a22

c2

a23

c1

思考：在關(guān)系模式R(A1,A2,…,An)中，若每個(gè)屬性Ai的值域都有限，任一關(guān)系r的補(bǔ)和有效補(bǔ)是否一致？

例:設(shè)R(A,B)，dom(A)={a1,a2,,a3}，dom(B)={b1,b2}。

R上的關(guān)系r和r的補(bǔ)r及r的有效補(bǔ)r

如下所示。

r＝(AB)r

＝(AB)

r＝(AB)a1b1a2b2a2b2a1b2a3b1

a2b1a3b2

~~有效補(bǔ)的應(yīng)用：當(dāng)關(guān)系元組數(shù)比其有效補(bǔ)元組數(shù)多得多時(shí)，有效補(bǔ)可作為數(shù)據(jù)壓縮手段。例如：學(xué)生選課，一個(gè)班有50個(gè)學(xué)生選數(shù)據(jù)庫(kù)課，3個(gè)學(xué)生不選，則存儲(chǔ)選修了數(shù)據(jù)庫(kù)課的學(xué)生可用存儲(chǔ)其有效補(bǔ)實(shí)現(xiàn)。練習(xí)

1.設(shè)R(A,B,C),dom(A)={a1,a2},

dom(B)={b1,b2,b3},

dom(C)={c1,c2}

r(ABC)a2b3c1

a2b1c1

a2b2c1

a1b1c1求：r的補(bǔ)和有效補(bǔ)從關(guān)系中選擇在指定屬性上有確定值的關(guān)系的子集。表示為：

A＝a(r)＝{tt∈r

且t[A]=a}。

選擇運(yùn)算是選擇關(guān)系中行的子集，即選擇滿足條件元組。例：在下面關(guān)系train中求：

FROM＝’beijing’(train);DEPARTS＝’16:55’(train)

2.2選擇(Select)

(2)可分配

σA=a(rθs)=σA=a(r)θσA=a(s)其中θ＝∩、∪或－，且r和s是同類關(guān)系。

廣義選擇：

A

a(r)＝{t|tr且t[A]a}

其中為、、、、、。選擇運(yùn)算的特性設(shè)r(R)是一個(gè)關(guān)系，A和B為R的屬性。

(1)可交換

σA=a（σB=b(r)）＝σB=b(σA=a(r))。例：學(xué)生關(guān)系中，A=2011年入學(xué)， B=信息學(xué)院

2.3投影(Project)投影是選取關(guān)系中列的子集。設(shè)模式R上關(guān)系r，X是R上屬性的子集，r到X上的投影r表示為：

r(X)=x(r)={t[X]|t∈r}。

投影的結(jié)果不是原來(lái)的關(guān)系，是X中幾列屬性。

**如果X中不包含R的鍵，則選取的列中會(huì)出現(xiàn)重復(fù)元組，r(X)中應(yīng)不包含重復(fù)元組。例：Sno,Sname(S)；Cno(S)投影的特性：

投影的串接給定關(guān)系r(R)，且YXR，則：Y(X(r))=Y(r)對(duì)一串投影而言，若X1X2…

Xm

R，則：X1（X2（…（Xm（r））…））＝X1（r）

投影和選擇的可交換性

設(shè)r是R上的一個(gè)關(guān)系，A∈X，XR，則下式成立：

X(A=a(r))=A=a(X(r))SELECTSNO，SNAMEFROMSWHERECNO=200401投影選擇檢索200401班學(xué)生的姓名。如果R∩S＝Φ，則r

s為關(guān)系r和s的笛卡爾積：r×s。2.4.1

自然連接(NaturalJoin)

自然連接是在兩個(gè)關(guān)系共同屬性上的等值連接。設(shè)有關(guān)系r(R)和s(S)，屬性A是關(guān)系模式R和S的公共屬性，

r與s的自然連接可用下式表示：

rs={t|t=tr

ts[A]tr∈r，ts∈s

&tr

=t[R]

&ts=t[S]&tr[A]=ts[A]}

它表示r中元組和S中元組的串接，而且它們的公共屬性值只出現(xiàn)一次。2.4連接（Join）ABCa1b15a1b26a2b38a2b412BEb13b27b310b32b52RS例子：求R和S自然連接ABCEa1b153a1b267a2b3810a2b382自然連接R

S

連接運(yùn)算：有學(xué)生關(guān)系S和課程關(guān)系C.SELECTSNO,SNAME,S.CNO,CMNFROMS，CWHERES.CNO=C.CNO

連接運(yùn)算可模擬選擇運(yùn)算設(shè)關(guān)系r(R)，A∈R，a∈dom(A)。設(shè)s(A)只含一個(gè)分量A

A=a(r)可表示為:

rs

A=a1(r)∪A=a2(r)∪…∪A=ak(r)表示為:rs

連接運(yùn)算的可交換和可結(jié)合性

qr＝rq (qr)s＝q(rs)

A

.

a

連接對(duì)并、交、差的可分配性(r∪r)s=(rs)∪(rs)

連接的上述性質(zhì)在查詢優(yōu)化中是很有用的，在第7章分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢優(yōu)化中要用到。連接的特性:

A

.

a1a2…

ak

多元連接

可連接：

設(shè)關(guān)系s1(S1),s2(S2),…,sm(Sm)，t1,t2,…,tm為元組序列，且ti∈Si，1≤i≤m。又R=S1∪S2∪…∪Sm。若在r(R)上存在一個(gè)元組t，使得ti=t[Si]，1≤i≤m，則稱元組序列t1,t2,…,tm在R上是可連接的。完全連接:設(shè)關(guān)系序列s1(S1),s2(S2),…,sm(Sm)，如果對(duì)關(guān)系Si(1≤i≤m)中的每個(gè)元組都是可連接序列中的成員，則稱s1s2…sm

為完全連接。完全連接的例子：

s1（AB）

s2（BC）

s3（AC）

a1b1

b1c2a1c2a1b2

b2c1a2c2a2b1

s1

s2

s3=(ABC)a1b1c2a2b1c2

a1c1加入a1

b2c12.4.2θ_連接(Theta_Join)θ_連接：設(shè)r(R)和s(S)為兩個(gè)關(guān)系，且A∈R,B∈S,dom(A)=dom(B)，r和s在A和B上的θ_連接寫作:

r[AθB]s設(shè)Q=R∪S，則θ_連接可用下式表示：

q[Q]={t|tq，trr&tss

&t[R]=tr&t[S]=ts&t[A]θt[B]}其中θ為比較符：、、、、、示例ABCa1b15a1b26a2b38a2b412BEb13b27b310b32b52RS例子：RSAR.BCS.BEa1b15b27a1b15b310a1b26b27a1b26b310a2b38b310

[C＜E]AR.BCS.BEa1b15b13a1b26b27a2b38b310a2b38b32等值連接R

S[R.B=S.B]ABCEa1b153a1b267a2b3810a2b382自然連接R

S學(xué)生關(guān)系S(SNO，SNAME，AGE，SEX，DEPTNO)專業(yè)系DEPT(DEPTNO,DNAME)

選擇運(yùn)算：SNAME=‘LiMing’(S);投影運(yùn)算：SNO,SNAME,DEPTNO(S);

連接運(yùn)算：

SDEPT

示例：

思考：在第一章的建立數(shù)據(jù)庫(kù)例子中，如何通過(guò)學(xué)號(hào)查該學(xué)生的入學(xué)年份和所學(xué)專業(yè)？如何通過(guò)系號(hào)查該系同學(xué)所住的宿舍區(qū)？如何通過(guò)學(xué)號(hào)查該學(xué)生所在系的的辦公地點(diǎn)？

建立一個(gè)關(guān)于系、學(xué)生、班級(jí)、學(xué)會(huì)等諸信息的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。學(xué)生：學(xué)號(hào)、姓名、出生年月、系名、班號(hào)、宿舍區(qū)。班級(jí)：班號(hào)、專業(yè)名、系名、人數(shù)、入校年份。系：系名、系號(hào)、系辦公地點(diǎn)、人數(shù)。學(xué)會(huì)：學(xué)會(huì)名、成立年份、辦公地點(diǎn)、人數(shù)。學(xué)生：S(Sno，Sname，Sbirth，Dept，Class，Rno)

班級(jí)：C(Class，Pname，Dept，Cnum，Cyear)

系：D(Dept，Dno，Office，Dnum)

學(xué)會(huì)：M(Mname，Myear，Maddr，Mnum)2.5除法(Division)

即：對(duì)每一元組ts∈s都存在一元組tr∈r,使得tr[R']=t且tr[s]=ts設(shè)r÷s

得到的新關(guān)系其屬性集為X,則除法可用下式表示：R(X，Y）÷

S(Y)=

X(R)–X(

X(R)×S–R)即

r÷s是滿足下列條件的最大關(guān)系：

r÷s的每個(gè)元組t與s中每個(gè)元組u組成的元組<t,u>必在關(guān)系r中。

定義除:設(shè)關(guān)系r(R)和s(S)，且SR。令R'=R–S，除運(yùn)算r÷s

的結(jié)果為一個(gè)新關(guān)系r'，記作：

r÷s=r'(R')={t|tr'且tr∈r,ts∈s,t=tr[R']&tr[S]=ts,tsr}909803

除法運(yùn)算：

SC÷CDS

909802

DB

909802

OS

909801

DB909801

課程號(hào)

學(xué)號(hào)

DB

SC課程號(hào)

DBC課程號(hào)

OSDSCC課程號(hào)

DBOS

關(guān)系代數(shù)運(yùn)算的應(yīng)用：查詢例：學(xué)生關(guān)系：S（SNO，SNAME，...）

課程關(guān)系：C（CNO，CNAME）

學(xué)生選課關(guān)系：SC（SNO，CNO，G）查詢：1.選修了數(shù)據(jù)庫(kù)課的學(xué)生姓名.

2.選修了全部課程的學(xué)生號(hào)和姓名SNAME(CNAME=‘?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)’(C)SCS）SNO,CNO(SC)÷

CNO(C)

SNO,SNAME(S)設(shè)A1,A2,...,An為互不相同的屬性名且常量Ci

dom(Ai)，1≤i≤n。常元組表示為:<C1:A1,C2:A2,...,Cn:An>

常關(guān)系是常元組的集合,模式A1A2...An上的一個(gè)常關(guān)系可表示為:{<C11:A1C21:A2C31:A3......Cn1:An>，

<C12:A1C22:A2C32:A3......Cn2:An>，

...... <C1k:A1C2k:A2C3k:A3......Cnk:An>}2.6常關(guān)系(ConstantRelation)

設(shè)關(guān)系r(R),AR，BR，但A和B有相同的域。又設(shè)R'=(R-A)∪B，則屬性A被重命名為B后的關(guān)系記作：

r'(R')＝A→B(r)可以一次對(duì)多個(gè)屬性重命名：

A1，A2,...,AK→B1,B2,...,BK(r)2.7屬性重命名例1：

設(shè)關(guān)系R(A,C,D),S(B,C,D),A和B有相同的域，則下列運(yùn)算可以進(jìn)行：

R∪B→A(S)例2：設(shè)學(xué)生表S（SNO，SNAME，CLASS）SELECTS2.SNAMEFROMSS1,SS2whereS1.SNAME=‘李利’ANDS1.CLASS=S2.CLASS*SQL中的同義名

關(guān)系代數(shù)是一個(gè)7元組從U到D的映射