第四章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫.ppt

1、第四章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫,4.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義 4.2 關(guān)系操作 4.3 關(guān)系的完整性 4.4 關(guān)系代數(shù) 4.5 關(guān)系演算,1,關(guān)系數(shù)據(jù)庫簡介,提出關(guān)系模型的是美國IBM公司的E.F.Codd 1970年提出關(guān)系數(shù)據(jù)模型 E.F.Codd, “A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks”, Communication of the ACM,1970 之后，提出了關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算的概念 1972年提出了關(guān)系的第一、第二、第三范式 1974年提出了關(guān)系的BC范式,2,關(guān)系,單一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-關(guān)系 現(xiàn)實世界的實體以及實體間的各種

2、聯(lián)系均用關(guān)系來表示 邏輯結(jié)構(gòu)-二維表 從用戶角度，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表 建立在集合代數(shù)的基礎(chǔ)上,3,關(guān)系, 域（Domain） 2. 笛卡爾積（Cartesian Product） 3. 關(guān)系（Relation）,4, 域（Domain）,域是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。例: 整數(shù) 實數(shù) 介于某個取值范圍的整數(shù) 長度指定長度的字符串集合 男，女 .,5,2. 笛卡爾積（Cartesian Product）,笛卡爾積 給定一組域D1，D2，Dn，這些域中可以有相同的。 D1，D2，Dn的笛卡爾積為： D1D2Dn （d1，d2，dn）diDi，i1，2，n 所有域的所有取值的

3、一個組合 不能重復(fù),6,笛卡爾積,元組（Tuple） 笛卡爾積中每一個元素（d1，d2，dn）叫作一個n元組（n-tuple）或簡稱元組(Tuple) (張清玫，計算機專業(yè)，李勇)、(張清玫，計算機專業(yè)，劉晨)等都是元組 分量（Component） 笛卡爾積元素（d1，d2，dn）中的每一個值di叫作一個分量 張清玫、計算機專業(yè)、李勇、劉晨等都是分量,7,笛卡爾積,基數(shù)（Cardinal number） 若Di（i1，2，n）為有限集，其基數(shù)為mi（i1，2，n），則D1D2Dn的基數(shù)M為： 笛卡爾積的表示方法 笛卡爾積可表示為一個二維表 表中的每行對應(yīng)一個元組，表中的每列對應(yīng)一個域,8,9,

4、3. 關(guān)系（Relation）,1) 關(guān)系 D1D2Dn的子集叫作在域D1，D2，Dn上的 關(guān)系，表示為 R（D1，D2，Dn） R：關(guān)系名 n：關(guān)系的目或度（Degree）,10,關(guān)系,2) 元組 關(guān)系中的每個元素是關(guān)系中的元組，通常用t表示。 3) 單元關(guān)系與二元關(guān)系 當(dāng)n=1時，稱該關(guān)系為單元關(guān)系（Unary relation） 或一元關(guān)系 當(dāng)n=2時，稱該關(guān)系為二元關(guān)系（Binary relation）,11,關(guān)系,4) 關(guān)系的表示 關(guān)系也是一個二維表，表的每行對應(yīng)一個元組，表的每列對應(yīng)一個域,12,關(guān)系,5)屬性 關(guān)系中不同列可以對應(yīng)相同的域 為了加以區(qū)分，必須對每列起一個名字，稱為

5、屬性（Attribute） n目關(guān)系必有n個屬性,13,關(guān)系,6) 碼 候選碼（Candidate key） 若關(guān)系中的某一屬性組的值能唯一地標識一個元組，則稱該屬性組為候選碼 簡單的情況：候選碼只包含一個屬性 全碼（All-key） 最極端的情況：關(guān)系模式的所有屬性組是這個關(guān)系模式的候選碼，稱為全碼（All-key）,14,關(guān)系,主碼 若一個關(guān)系有多個候選碼，則選定其中一個為主碼（Primary key） 主屬性 候選碼的諸屬性稱為主屬性（Prime attribute） 不包含在任何侯選碼中的屬性稱為非主屬性（ Non-Prime attribute） 或非碼屬性（Non-key attr

6、ibute）,15,關(guān)系,D1，D2，Dn的笛卡爾積的某個子集才有實際含義 例：表2.1 的笛卡爾積沒有實際意義 取出有實際意義的元組來構(gòu)造關(guān)系 關(guān)系：SAP(SUPERVISOR，SPECIALITY，POSTGRADUATE) 假設(shè)：導(dǎo)師與專業(yè)：1:1， 導(dǎo)師與研究生：1:n 主碼：POSTGRADUATE（假設(shè)研究生不會重名） SAP關(guān)系可以包含三個元組 (張清玫，計算機專業(yè)，李勇)， (張清玫，計算機專業(yè)，劉晨)， (劉逸，信息專業(yè)，王敏) ,16,關(guān)系,7) 三類關(guān)系 基本關(guān)系（基本表或基表） 實際存在的表，是實際存儲數(shù)據(jù)的邏輯表示 查詢表 查詢結(jié)果對應(yīng)的表 視圖表 由基本表或其他視

7、圖表導(dǎo)出的表，是虛表，不對 應(yīng)實際存儲的數(shù)據(jù),17,關(guān)系,8)基本關(guān)系的性質(zhì) 列是同質(zhì)的（Homogeneous） 不同的列可出自同一個域 其中的每一列稱為一個屬性 不同的屬性要給予不同的屬性名 列的順序無所謂,，列的次序可以任意交換 任意兩個元組的候選碼不能相同 行的順序無所謂，行的次序可以任意交換,18,基本關(guān)系的性質(zhì), 分量必須取原子值 這是規(guī)范條件中最基本的一條 表4.3 非規(guī)范化關(guān)系,19,1什么是關(guān)系模式,關(guān)系模式（Relation Schema）是型 關(guān)系是值 關(guān)系模式是對關(guān)系的描述 元組集合的結(jié)構(gòu) 屬性構(gòu)成 屬性來自的域 屬性與域之間的映象關(guān)系 元組語義以及完整性約束條件 屬性

8、間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系集合,20,2定義關(guān)系模式,關(guān)系模式可以形式化地表示為： R（U，D，DOM，F(xiàn)） R 關(guān)系名 U 組成該關(guān)系的屬性名集合 D 屬性組U中屬性所來自的域 DOM 屬性向域的映象集合 F 屬性間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系集合,21,定義關(guān)系模式,例: 導(dǎo)師和研究生出自同一個域人， 取不同的屬性名，并在模式中定義屬性向域 的映象，即說明它們分別出自哪個域： DOM（SUPERVISOR-PERSON） = DOM（POSTGRADUATE-PERSON） =PERSON,22,定義關(guān)系模式,關(guān)系模式通?？梢院営洖?R (U) 或 R (A1，A2，An) R: 關(guān)系名 A1，A2，An : 屬

9、性名 注：域名及屬性向域的映象常常直接說明為 屬性的類型、長度,23,3. 關(guān)系模式與關(guān)系,關(guān)系模式 對關(guān)系的描述 靜態(tài)的、穩(wěn)定的 關(guān)系 關(guān)系模式在某一時刻的狀態(tài)或內(nèi)容 動態(tài)的、隨時間不斷變化的 關(guān)系模式和關(guān)系往往統(tǒng)稱為關(guān)系 通過上下文加以區(qū)別,24,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,關(guān)系數(shù)據(jù)庫 在一個給定的應(yīng)用領(lǐng)域中，所有關(guān)系的集合構(gòu)成一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的型與值,25,2. 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的型與值,關(guān)系數(shù)據(jù)庫的型: 關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式 對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的描述。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式包括 若干域的定義 在這些域上定義的若干關(guān)系模式 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的值: 關(guān)系模式在某一時刻對應(yīng)的關(guān)系的集合，簡稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫,26,基本關(guān)系操作,常

10、用的關(guān)系操作 查詢：選擇、投影、連接、除、并、交、差 數(shù)據(jù)更新：插入、刪除、修改 查詢的表達能力是其中最主要的部分 選擇、投影、并、差、笛卡爾基是5種基本操作 關(guān)系操作的特點 集合操作方式：操作的對象和結(jié)果都是集合，一次一集合的方式,27,關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言的分類,關(guān)系代數(shù)語言 用對關(guān)系的運算來表達查詢要求 代表：ISBL 關(guān)系演算語言：用謂詞來表達查詢要求 元組關(guān)系演算語言 謂詞變元的基本對象是元組變量 代表：APLHA, QUEL 域關(guān)系演算語言 謂詞變元的基本對象是域變量 代表：QBE 具有關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算雙重特點的語言 代表：SQL（Structured Query Language）,

11、28,關(guān)系的三類完整性約束,實體完整性和參照完整性： 關(guān)系模型必須滿足的完整性約束條件 稱為關(guān)系的兩個不變性，應(yīng)該由關(guān)系系統(tǒng)自動支持 用戶定義的完整性： 應(yīng)用領(lǐng)域需要遵循的約束條件，體現(xiàn)了具體領(lǐng)域中的語義約束,29,實體完整性,規(guī)則4.1 實體完整性規(guī)則（Entity Integrity） 若屬性A是基本關(guān)系R的主屬性，則屬性A不能取空值 例： SAP(SUPERVISOR,SPECIALITY,POSTGRADUATE) POSTGRADUATE： 主碼（假設(shè)研究生不會重名） 不能取空值,30,實體完整性,實體完整性規(guī)則的說明 (1) 實體完整性規(guī)則是針對基本關(guān)系而言的。一個基本表通常對應(yīng)現(xiàn)

12、 實世界的一個實體集。 (2) 現(xiàn)實世界中的實體是可區(qū)分的，即它們具有某種唯一性標識。 (3) 關(guān)系模型中以主碼作為唯一性標識。 (4) 主碼中的屬性即主屬性不能取空值。 主屬性取空值，就說明存在某個不可標識的實體，即存在不可區(qū)分的實體，這與第（2）點相矛盾，因此這個規(guī)則稱為實體完整性,31,參照完整性,1. 關(guān)系間的引用 2. 外碼 3. 參照完整性規(guī)則,32,1. 關(guān)系間的引用,在關(guān)系模型中實體及實體間的聯(lián)系都是用關(guān)系來描 述的，因此可能存在著關(guān)系與關(guān)系間的引用。 例1 學(xué)生實體、專業(yè)實體 學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，專業(yè)號，年齡） 專業(yè)（專業(yè)號，專業(yè)名）,主碼,主碼,學(xué)生關(guān)系引用了專業(yè)關(guān)系的

13、主碼“專業(yè)號”。 學(xué)生關(guān)系中的“專業(yè)號”值必須是確實存在的專業(yè)的專業(yè)號 ，即專業(yè) 。關(guān)系中有該專業(yè)的記錄。,33,關(guān)系間的引用,例2 學(xué)生、課程、學(xué)生與課程之間的多對多聯(lián)系 學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，專業(yè)號，年齡） 課程（課程號，課程名，學(xué)分） 選修（學(xué)號，課程號，成績）,34,關(guān)系間的引用,例3 學(xué)生實體及其內(nèi)部的一對多聯(lián)系 學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，專業(yè)號，年齡，班長）,“學(xué)號”是主碼，“班長”是外碼，它引用了本關(guān)系的“學(xué)號” “班長” 必須是確實存在的學(xué)生的學(xué)號,35,2外碼（Foreign Key）,設(shè)F是基本關(guān)系R的一個或一組屬性，但不是關(guān)系R的碼。如果F與基本關(guān)系S的主碼Ks相對應(yīng)，則

14、稱F是基本關(guān)系R的外碼 基本關(guān)系R稱為參照關(guān)系（Referencing Relation） 基本關(guān)系S稱為被參照關(guān)系（Referenced Relation）或目標關(guān)系（Target Relation）,36,外碼,例1：學(xué)生關(guān)系的“專業(yè)號與專業(yè)關(guān)系的主碼“專業(yè)號”相對應(yīng) “專業(yè)號”屬性是學(xué)生關(guān)系的外碼 專業(yè)關(guān)系是被參照關(guān)系，學(xué)生關(guān)系為參照關(guān)系,37,外碼,例2： 選修關(guān)系的“學(xué)號” 與學(xué)生關(guān)系的主碼“學(xué)號”相對應(yīng) 選修關(guān)系的“課程號”與課程關(guān)系的主碼“課程號”相對應(yīng) “學(xué)號”和“課程號”是選修關(guān)系的外碼 學(xué)生關(guān)系和課程關(guān)系均為被參照關(guān)系 選修關(guān)系為參照關(guān)系,38,外碼,例3：“班長”與本身的

15、主碼“學(xué)號”相對應(yīng) “班長”是外碼 學(xué)生關(guān)系既是參照關(guān)系也是被參照關(guān)系,39,外碼,關(guān)系R和S不一定是不同的關(guān)系 目標關(guān)系S的主碼Ks 和參照關(guān)系的外碼F必須定義在同一個（或一組）域上 外碼并不一定要與相應(yīng)的主碼同名 當(dāng)外碼與相應(yīng)的主碼屬于不同關(guān)系時，往往取相同的名字，以便于識別,40,3. 參照完整性規(guī)則,規(guī)則4.2 參照完整性規(guī)則 若屬性（或?qū)傩越M）F是基本關(guān)系R的外碼它與基本關(guān)系S的主碼Ks相對應(yīng)（基本關(guān)系R和S不一定是不同的關(guān)系），則對于R中每個元組在F上的值必須為： 或者取空值（F的每個屬性值均為空值） 或者等于S中某個元組的主碼值,41,參照完整性規(guī)則,例1： 學(xué)生關(guān)系中每個元組的

16、“專業(yè)號”屬性只取兩類值： （1）空值，表示尚未給該學(xué)生分配專業(yè) （2）非空值，這時該值必須是專業(yè)關(guān)系中某個元組的“專業(yè)號”值，表示該學(xué)生不可能分配一個不存在的專業(yè),42,參照完整性規(guī)則,例2 ： 選修（學(xué)號，課程號，成績） “學(xué)號”和“課程號”可能的取值 ： （1）選修關(guān)系中的主屬性，不能取空值 （2）只能取相應(yīng)被參照關(guān)系中已經(jīng)存在的主碼值,43,參照完整性規(guī)則,例3： 學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，專業(yè)號，年齡，班長） “班長”屬性值可以取兩類值： （1）空值，表示該學(xué)生所在班級尚未選出班長 （2）非空值，該值必須是本關(guān)系中某個元組的學(xué)號值,44,用戶定義的完整性,針對某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫的約束條

17、件，反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求 關(guān)系模型應(yīng)提供定義和檢驗這類完整性的機制，以便用統(tǒng)一的系統(tǒng)的方法處理它們，而不要由應(yīng)用程序承擔(dān)這一功能,45,用戶定義的完整性,例: 課程(課程號，課程名，學(xué)分) “課程號”屬性必須取唯一值 非主屬性“課程名”也不能取空值 “學(xué)分”屬性只能取值1，2，3，4,46,關(guān)系代數(shù),概述 傳統(tǒng)的集合運算 專門的關(guān)系運算,47,表4.4 關(guān)系代數(shù)運算符,概 述,48,表4.4 關(guān)系代數(shù)運算符,概 述,49,并（Union）,R和S 具有相同的目n（即兩個關(guān)系都有n個屬性） 相應(yīng)的屬性取自同一個域 RS 仍為n目關(guān)系，由屬于R或?qū)儆赟的元組組成 RS =

18、 t|t Rt S ,50,并,51,差（Difference）,R和S 具有相同的目n 相應(yīng)的屬性取自同一個域 R - S 仍為n目關(guān)系，由屬于R而不屬于S的所有元組組成 R -S = t|tRtS ,52,差,53,交（Intersection）,R和S 具有相同的目n 相應(yīng)的屬性取自同一個域 RS 仍為n目關(guān)系，由既屬于R又屬于S的元組組成 RS = t|t Rt S RS = R (R-S）,54,交,55,笛卡爾積,嚴格地講應(yīng)該是廣義的笛卡爾積（Extended Cartesian Product） R: n目關(guān)系，k1個元組 S: m目關(guān)系，k2個元組 RS 列：（n+m）列元組的

19、集合 元組的前n列是關(guān)系R的一個元組 后m列是關(guān)系S的一個元組 行：k1k2個元組 RS = tr ts |tr R tsS ,56,笛卡爾積,57,專門的關(guān)系運算,先引入幾個記號 （1） R，tR，tAi 設(shè)關(guān)系模式為R(A1，A2，An) 它的一個關(guān)系設(shè)為R tR表示t是R的一個元組 tAi則表示元組t中相應(yīng)于屬性Ai的一個分量,58,專門的關(guān)系運算,（2） A，tA， A 若A=Ai1，Ai2，Aik，其中Ai1，Ai2，Aik是A1，A2，An中的一部分，則A稱為屬性列或?qū)傩越M。 tA=(tAi1，tAi2，tAik)表示元組t在屬性列A上諸分量的集合。 A則表示A1，A2，An中去掉

20、Ai1，Ai2，Aik后剩余的屬性組。,59,專門的關(guān)系運算,（3） tr ts R為n目關(guān)系，S為m目關(guān)系。 tr R，tsS， tr ts稱為元組的連接。 tr ts是一個n + m列的元組，前n個分量為R中的一個n元組，后m個分量為S中的一個m元組。,60,專門的關(guān)系運算,（4）象集Zx 給定一個關(guān)系R（X，Z），X和Z為屬性組。 當(dāng)tX=x時，x在R中的象集（Images Set）為： Zx=tZ|t R，tX=x 它表示R中屬性組X上值為x的諸元組在Z上分量的集合,61,專門的關(guān)系運算,x1在R中的象集 Zx1 =Z1，Z2，Z3 x2在R中的象集 Zx2 =Z2，Z3， x3在R中

21、的象集 Zx3=Z1，Z3,象集舉例,62,專門的關(guān)系運算,選擇 投影 連接 除,63,專門的關(guān)系運算,4) 學(xué)生-課程數(shù)據(jù)庫: 學(xué)生關(guān)系Student、課程關(guān)系Course和選修關(guān)系SC,64,專門的關(guān)系運算,Course,65,專門的關(guān)系運算,SC,66,選擇（Selection）,1) 選擇又稱為限制（Restriction） 2) 選擇運算符的含義 在關(guān)系R中選擇滿足給定條件的諸元組 F(R) = t|tRF(t)= 真 F：選擇條件，是一個邏輯表達式，基本形式為： X1Y1,67,選擇,3) 選擇運算是從關(guān)系R中選取使邏輯表達式F為真的元組，是從行的角度進行的運算,68,選擇,例1

22、查詢信息系（IS系）全體學(xué)生 Sdept = IS (Student) 或 5 =IS (Student) 結(jié)果：,69,選擇,例2 查詢年齡小于20歲的學(xué)生 Sage 20(Student) 或 4 20(Student) 結(jié)果：,70,投影（Projection）,1）投影運算符的含義 從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系 A(R) = tA | t R A：R中的屬性列,71,投影（Projection）,2）投影操作主要是從列的角度進行運算 但投影之后不僅取消了原關(guān)系中的某些列，而且還可能取消某些元組（避免重復(fù)行）,72,投影,例3 查詢學(xué)生的姓名和所在系 即求Student關(guān)系上學(xué)生姓

23、名和所在系兩個屬性上的投影 Sname，Sdept(Student) 或 2，5(Student),73,投影,結(jié)果：,74,投影,例4 查詢學(xué)生關(guān)系Student中都有哪些系 Sdept(Student) 結(jié)果：,75,連接（Join）,1）連接也稱為連接 2）連接運算的含義 從兩個關(guān)系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定條件的元組 R S = | tr Rts StrAtsB A和B：分別為R和S上度數(shù)相等且可比的屬性組 ：比較運算符 連接運算從R和S的廣義笛卡爾積RS中選取（R關(guān)系）在A屬性組上的值與（S關(guān)系）在B屬性組上值滿足比較關(guān)系的元組,76,連接,3）兩類常用連接運算 等值連接（equ

24、ijoin） 什么是等值連接 為“”的連接運算稱為等值連接 等值連接的含義 從關(guān)系R與S的廣義笛卡爾積中選取A、B屬性值相等的那些元組，即等值連接為： R S = | tr Rts StrA = tsB ,A=B,77,連接,自然連接（Natural join） 自然連接是一種特殊的等值連接 兩個關(guān)系中進行比較的分量必須是相同的屬性組 在結(jié)果中把重復(fù)的屬性列去掉 自然連接的含義 R和S具有相同的屬性組B R S = | tr Rts StrB = tsB ,78,連接,4）一般的連接操作是從行的角度進行運算。 自然連接還需要取消重復(fù)列，所以是同時從行和列的角度進行運算。,79,連接,例5關(guān)系R

25、和關(guān)系S 如下所示：,R S,CE,R S,R S,結(jié)果,結(jié)果,結(jié)果,80,連接,外連接 如果把舍棄的元組也保存在結(jié)果關(guān)系中，而在其他屬性上填空值(Null)，這種連接就叫做外連接（OUTER JOIN）。,81,左外連接 如果只把左邊關(guān)系R中要舍棄的元組保留就叫做左外連接(LEFT OUTER JOIN或LEFT JOIN),連接,82,右外連接 如果只把右邊關(guān)系S中要舍棄的元組保留就叫做右外連接(RIGHT OUTER JOIN或RIGHT JOIN)。,連接,83,除（Division）,給定關(guān)系R (X，Y) 和S (Y，Z)，其中X，Y，Z為屬性組。 R中的Y與S中的Y可以有不同的屬

26、性名，但必須出自相同的域集。 R與S的除運算得到一個新的關(guān)系P(X)， P是R中滿足下列條件的元組在 X 屬性列上的投影： 元組在X上分量值x的象集Yx包含S在Y上投影的集合，記作： RS = tr X | tr RY (S) Yx Yx：x在R中的象集，x = trX,84,除,2）除操作是同時從行和列角度進行運算,85,除,例6設(shè)關(guān)系R、S分別為下圖的(a)和(b)，RS的結(jié)果為圖(c),86,分析,在關(guān)系R中，A可以取四個值a1，a2，a3，a4 a1的象集為 (b1，c2)，(b2，c3)，(b2，c1) a2的象集為 (b3，c7)，(b2，c3) a3的象集為 (b4，c6) a4

27、的象集為 (b6，c6) S在(B，C)上的投影為 (b1，c2)，(b2，c1)，(b2，c3) 只有a1的象集包含了S在(B，C)屬性組上的投影 所以 RS =a1,87,綜合舉例,以學(xué)生-課程數(shù)據(jù)庫為例 (P56) 例7 查詢至少選修1號課程和3號課程的學(xué)生號碼 首先建立一個臨時關(guān)系K： 然后求：Sno,Cno(SC)K,88,綜合舉例,例 7續(xù) Sno,Cno(SC) 200215121象集1，2，3 200215122象集2，3 K=1，3 于是：Sno,Cno(SC)K=200215121,89,綜合舉例,例 8 查詢選修了2號課程的學(xué)生的學(xué)號。 Sno（Cno=2（SC） 200

28、215121，200215122,90,綜合舉例,例9 查詢至少選修了一門其直接先行課為5號課程的 的學(xué)生姓名 Sname(Cpno=5(Course SC Student) 或 Sname(Cpno=5(Course) SC Sno，Sname(Student) 或 Sname (Sno (Cpno=5 (Course) SC) Sno，Sname (Student),91,綜合舉例,例10 查詢選修了全部課程的學(xué)生號碼和姓名。 Sno，Cno（SC）Cno（Course） Sno，Sname（Student）,92,關(guān)系演算,關(guān)系演算 以數(shù)理邏輯中的謂詞演算為基礎(chǔ) 按謂詞變元不同 進行分類

29、 1.元組關(guān)系演算： 以元組變量作為謂詞變元的基本對象 元組關(guān)系演算語言ALPHA 2.域關(guān)系演算： 以域變量作為謂詞變元的基本對象 域關(guān)系演算語言QBE,93,元組關(guān)系演算語言ALPHA,由E.F.Codd提出 INGRES所用的QUEL語言是參照ALPHA語言研制的 語句 檢索語句 GET 更新語句 PUT，HOLD，UPDATE，DELETE，DROP,94,一、檢索操作,語句格式： GET工作空間名 （定額）（表達式1） ：操作條件 DOWN/UP 表達式2 定額：規(guī)定檢索的元組個數(shù) 格式： 數(shù)字 表達式1：指定語句的操作對象 格式： 關(guān)系名| 關(guān)系名. 屬性名| 元組變量. 屬性名|

30、 集函數(shù) ， 操作條件：將操作結(jié)果限定在滿足條件的元組中 格式： 邏輯表達式 表達式2：指定排序方式 格式： 關(guān)系名. 屬性名| 元組變量. 屬性名， ,95,一、檢索操作,（1）簡單檢索 GET工作空間名 （表達式1） 例1 查詢所有被選修的課程號碼。 GET W (SC.Cno) 例2 查詢所有學(xué)生的數(shù)據(jù)。 GET W (Student),96,限定的檢索,格式 GET工作空間名（表達式1）：操作條件 例3查詢信息系(IS)中年齡小于20歲的學(xué)生的學(xué)號和年齡 GET W (Student.Sno，Student.Sage): Student.Sdept=IS Student.Sage20,

31、97,帶排序的檢索,格式 GET工作空間名（表達式1）：操作條件 DOWN/UP 表達式2 例4查詢計算機科學(xué)系(CS)學(xué)生的學(xué)號、年齡，結(jié)果按年齡降 序排序 GET W (Student.Sno，Student.Sage): Student.Sdept=CS DOWN Student.Sage,98,帶定額的檢索,格式 GET工作空間名（定額）（表達式1） ：操作條件 DOWN/UP 表達式2 例5 取出一個信息系學(xué)生的學(xué)號。 GET W (1) (Student.Sno): Student.Sdept=IS 例6 查詢信息系年齡最大的三個學(xué)生的學(xué)號及其年齡，結(jié)果按年齡降序排序。 GET W

32、 (3) (Student.Sno，Student.Sage): Student.Sdept=IS DOWN Student.Sage,99,用元組變量的檢索,元組變量的含義 表示可以在某一關(guān)系范圍內(nèi)變化（也稱為范圍變量Range Variable） 元組變量的用途 簡化關(guān)系名：設(shè)一個較短名字的元組變量來代替較長的關(guān)系名。 操作條件中使用量詞時必須用元組變量。 定義元組變量 格式：RANGE 關(guān)系名 變量名 一個關(guān)系可以設(shè)多個元組變量,100,用存在量詞的檢索,操作條件中使用量詞時必須用元組變量 例8 查詢選修2號課程的學(xué)生名字。 RANGE SC XGET W (Student.Sname)

33、: X(X.Sno=Student.SnoX.Cno=2) 例9 查詢選修了這樣課程的學(xué)生學(xué)號，其直接先行課是6號課程。 RANGE Course CX GET W (SC.Sno): CX (CX.Cno=SC.CnoCX.Pcno=6),101,用存在量詞的檢索,例10查詢至少選修一門其先行課為6號課程的學(xué)生名字 RANGE Course CX SC SCX GET W (Student.Sname): SCX (SCX.Sno=Student.Sno CX (CX.Cno=SCX.CnoCX.Pcno=6) 前束范式形式： GET W (Student.Sname): SCXCX (SC

34、X.Sno=Student.Sno CX.Cno=SCX.CnoCX.Pcno=6),102,帶有多個關(guān)系的表達式的檢索,例11 查詢成績?yōu)?0分以上的學(xué)生名字與課程名字。 RANGE SC SCX GET W(Student.Sname，Course.Cname): SCX (SCX.Grade90 SCX.Sno=Student.Sno Course.Cno=SCX.Cno),103,用全稱量詞的檢索,例12 查詢不選1號課程的學(xué)生名字 RANGE SC SCX GET W (Student.Sname): SCX (SCX.SnoStudent.SnoSCX.Cno1) 用存在量詞表示：

35、 RANGE SC SCX GET W (Student.Sname): SCX (SCX.Sno=Student.SnoSCX.Cno=1),104,用兩種量詞的檢索,例13 查詢選修了全部課程的學(xué)生姓名。 RANGE Course CX SC SCX GET W (Student.Sname): CX SCX (SCX.Sno=Student.Sno SCX.Cno=CX.Cno),105,用蘊函（Implication）的檢索,例14 查詢最少選修了200215122學(xué)生所選課程的學(xué)生學(xué)號 RANGE Couse CX SC SCX SC SCY GET W (Student.Sno):

36、 CX(SCX (SCX.Sno=200215122SCX.Cno=CX.Cno) SCY(SCY.Sno=Student.Sno SCY.Cno= CX.Cno),106,聚集函數(shù),常用聚集函數(shù)（Aggregation function）或內(nèi)部函數(shù)（Build-in function）,關(guān)系演算中的聚集函數(shù),107,聚集函數(shù),例15 查詢學(xué)生所在系的數(shù)目。 GET W ( COUNT(Student.Sdept) ) COUNT函數(shù)在計數(shù)時會自動排除重復(fù)值。 例16 查詢信息系學(xué)生的平均年齡 GET W (AVG(Student.Sage): Student.Sdept=IS ),108,二

37、、更新操作,(1) 修改操作 (2) 插入操作 (3) 刪除操作,109,修改操作步驟, 用HOLD語句將要修改的元組從數(shù)據(jù)庫中讀到工作空間中 HOLD 工作空間名（表達式1）：操作條件 HOLD語句是帶上并發(fā)控制的GET語句 用宿主語言修改工作空間中元組的屬性 用UPDATE語句將修改后的元組送回數(shù)據(jù)庫中 UPDATE 工作空間名,110,修改操作,例17 把200215121學(xué)生從計算機科學(xué)系轉(zhuǎn)到信息系。 HOLD W (Student.Sno， Student.Sdetp): Student.Sno=200215121 （從Student關(guān)系中讀出95007學(xué)生的數(shù)據(jù)） MOVE IS

38、TO W.Sdept （用宿主語言進行修改） UPDATE W （把修改后的元組送回Student關(guān)系）,111,插入操作,步驟 用宿主語言在工作空間中建立新元組 用PUT語句把該元組存入指定關(guān)系中 PUT 工作空間名 （關(guān)系名） PUT語句只對一個關(guān)系操作，關(guān)系演算中的聚集函數(shù),112,插入操作,例18 學(xué)校新開設(shè)了一門2學(xué)分的課程“計算機組織與結(jié)構(gòu)”，其課程號為8，直接先行課為6號課程。插入該課程元組 MOVE 8 TO W.Cno MOVE 計算機組織與結(jié)構(gòu) TO W.Cname MOVE 6 TO W.Cpno MOVE 2 TO W.Ccredit PUT W (Course),11

39、3,刪除操作,步驟 用HOLD語句把要刪除的元組從數(shù)據(jù)庫中讀到工作空間中 用DELETE語句刪除該元組 DELETE 工作空間名,114,刪除操作,例19 200215125學(xué)生因故退學(xué)，刪除該學(xué)生元組 HOLD W (Student): Student.Sno=200215125 DELETE W,115,刪除操作,例20 將學(xué)號200215121改為200215126 HOLD W (Student): Student.Sno=200215121 DELETE W MOVE 200215126 TO W.Sno MOVE 李勇 TO W.Sname MOVE 男 TO W.Ssex MOV

40、E 20 TO W.Sage MOVE CS TO W.Sdept PUT W (Student),116,刪除操作,例21 刪除全部學(xué)生 HOLD W (Student) DELETE W 為保證參照完整性 ，刪除Student中元組時相應(yīng)地要刪除SC中的元組 HOLD W (SC) DELETE W,117,域關(guān)系演算語言QBE,一種典型的域關(guān)系演算語言 由M.M.Zloof提出 以元組變量的分量即域變量作為謂詞變元的基本對象 QBE：Query By Example 基于屏幕表格的查詢語言 查詢要求：以填寫表格的方式構(gòu)造查詢 用示例元素(域變量)來表示查詢結(jié)果可能的情況 查詢結(jié)果：以表格形式顯示,118,QBE操作框架,119,一、檢索操作,1.簡單查詢 例1求信息系全