数据库系统原理（二）关系和关系模式

数据库系统原理（二）关系和关系模式

关系和关系模式

什么是关系模型？

关系数据库基于关系模型，是一个或多个关系组成的集合

关系通俗来讲就是表（由行和列构成）

关系模型的主要优点是其简单的数据表示，易于表示复杂的查询。

SQL语言是最广泛是使用的语言，用于船舰，操纵和查询关系数据库，而关系模型是其基础

属性类型

关系的每个属性都有一个名称

域：每个属性的取值集合成为属性的域

属性值必须是原子的，即不可分割（1NF，第一范式）

• 多值属性不是原子的
• 复合属性不是原子的

特殊值null是每一个域的成员

空值给数据库访问和更新带来很多困难，因此应该尽量避免使用空值

关系的概念

关系涉及两个概念：关系模式和关系实例

关系模式描述关系的结构

例，Instrctor-schema = (ID:string ,name:string ,dept_name:string ,salary:int)

关系实例表示一个关系的特定实例，也就是所包含的一组特定的行

关系，关系模式，关系实例的区别:

变量<---->关系

变量类型<---->关系模式

变量值<---->关系实例

关系的无序性：元组的顺序是无关紧要，但一个关系中不能由重复的元组

码，键

$$使K\subseteq R(属性集)$$
如果K值能够在一个关系中唯一低标志一个元组，则是R的超码

如，学生的学号或身份证号

如果K是最小超码，则k是候选码

如仅有学号或仅有身份证号时，由于他们的任意真子集都不能成为超码，因此在仅有他们任意一个时，它可以成为候选码

如果k是一个候选码，并由用户明确定义，则K是一个主键（primary key）。主键通常由下划线标记

如用户明确定义从候选码学号和身份证号中选取学号，则学号为主键

外键（foreign key）

假设存在关系r和s：r(A,B,C)，s(B,D)，在关系r上的属性B称作参照s的外码，r也称为外码依赖的参照关系，s叫做外码被参照关系

例，学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄） -参照关系

​ 专业（专业号，专业名称） -被参照关系（目标关系）

其中属性 ***专业号***被称为关系 学生的外码

参照关系中外码的值必须在被参照关系中实际存在或为null（用于保证定义完整性）

如 要求被参照关系 专业中 属性专业号必须存在

关系代数

关系代数

在某种程度上是过程化语言

六个基本运算

Select 选择

从表中选择满足条件的行

Project 投影

表r包含A,B,C三种属性，从中选取A,C列，并删除重复的行

Union 并

合并两张同类型（等目同元）表，并删除重复的行

set difference 差（集合差）

关系r,s 差运算r-s删除r中与s相同的行，并返回运算后的r

Cartesian product 笛卡尔积

将表r（A,B）和表 s（C,D,E）两行表合并表成r*s（A,B,C,D,E），如果有交集则重命名这些属性

Rename 更名（重命名）

允许我们用其他名字指代关系，也可以给每个属性赋予新的名字

附加运算

Set intersection 集合交

取两个集合共有的部分 r∩s = r-（r-s）

Natural join 自然连接

R = （A,B,C,D） S = （E,B,D）

关系r和s自然连接的结果模式为（A,B,C,D,E）同名属性只出现一次，原理:两表笛卡尔积后取同名属性相等的行（同名属性的行进行笛卡尔积）

Division 除（不是很明白:拓展阅读）

r÷s适用于包含了“对所有的”此类短语的查询

Assignment 赋值

可以使复杂的查询表达变得简单

扩展的关系代数运算

广义投影

允许在投影列表中使用算数符号来对投影操作进行扩展。

聚集函数

聚合函数输入一个值集合，然后返回单一值作为结果

avg： 平均值

min： 最小值

max：最大值

sum: 值的总和

count ：值的数量

外连接

• 外连接运算时连接运算的扩展，可以处理缺失信息。

• 保留一侧关系中所有与另一侧关系的任意元组都不匹配的元组，再把产生的元组加到自然连接的结构上

• 使用空值:控制表示值不知道或不存在

• 存在三种，左外连接，右外连接，全外连接

数据库的修改

数据库的内容可以使用西面的操作来修改：

• 删除
• 插入
• 更新

所有这些操作都使用赋值操作表示