關系資料庫1
- 一.關系資料結構及形式化定義
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- 1.關系
- 2.關系模式
- 3.關系資料庫
- 4.關系模型的存儲結構
- 二.關系操作
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- 1.基本的關系操作
- 2.關系資料庫語言的分類
一.關系資料結構及形式化定義
1.關系
①單一的資料結構—關系：
現實世界的實體以及實體間的各種聯系均用關系來表示。
②邏輯結構—二維表：
從使用者角度，關系模型中資料的邏輯結構是一張二維表。
③建立在集合代數的基礎上。
（1）域Domain
域是一組具有相同資料類型的值的集合。（一個屬性所取值的範圍）
（2）笛卡爾積Cartesian Product
①笛卡爾積
給定一組域D1，D2，…，Dn，允許其中某些域是相同的。
D1,D2,…,Dn的笛卡爾積為：
D1 x D2 x…x Dn={（d1,d2,…,dn）| di ∈ Di，i=1,2，…，n}
所有域的取值的一個組合；
不能重複。
②元組Tuple
笛卡爾積中每一個元素（d1,d2,…,dn）叫做一個n元組或簡稱元組。
③分量Component
笛卡爾積元素（d1,d2,…,dn）中的每一個值di叫做一個分量。
④基數Cardinal number
a.一個域允許的不同取值的個數；
b.若Di（i=1,2，…，n）為有限集，其基數為mi（i=1,2，…，n），則D1 x D2 x …x Dn的基數M為：
⑤笛卡爾積的表示方法
a.笛卡爾積可表示為一張二維表；
b.表中的每行對應一個元組，表中的每列對應一個域。
⑥舉例說明
給出三個域：
D1=導師集合SUPERVISOR=｛張清玫，劉逸｝
D2=專業集合SPECIALITY=｛計算機專業，資訊專業｝
D3=研究所學生集合POSTGRADUATE=｛李勇，劉晨，王敏｝
-
則D1，D2，D3的笛卡爾積為：
D1×D2×D3＝｛
(張清玫，計算機專業，李勇)，(張清玫，計算機專業，劉晨)，
(張清玫，計算機專業，王敏)，(張清玫，資訊專業，李勇)，
(張清玫，資訊專業，劉晨)，(張清玫，資訊專業，王敏)，
(劉逸，計算機專業，李勇)，(劉逸，計算機專業，劉晨)，
(劉逸，計算機專業，王敏)，(劉逸，資訊專業，李勇)，
(劉逸，資訊專業，劉晨)，(劉逸，資訊專業，王敏) ｝
- 基數為M=2 x 2 x 3 =12
（3）關系Relation
①關系
D1×D2×…×Dn的子集叫作在域D1，D2，…，Dn上的關系，表示為
R（D1，D2，…，Dn）
R：關系名；
n：關系的目或度（Degree）
②元組
關系中的每個元素是關系中的元組，通常用t表示。
③單元關系與二進制關系
a.當n=1時，稱該關系為單元關系（Unary relation）或一進制關系。
b.當n=2時，稱該關系為二進制關系（Binary relation）。
④關系的表示
關系是一個二維表，表的每行對應一個元組，表的每列對應一個域。
⑤屬性
a.關系中不同列可以對應相同的域；
b.為了加以區分，必須對每列起一個名字，稱為屬性；
c.n目關系必有n個屬性。
⑥碼
a.候選碼Candidate Key
i.若關系中的某一屬性組的值能唯一地辨別一個元組，則稱該屬性組為候選碼。
ii.簡單的情況：候選碼隻包含一個屬性。
b.全碼All-Key
最極端的情況：關系模式的所有屬性組是這個關系模式的候選碼，稱為全碼。
c.主碼Primary Key
若一個關系有多個候選碼，則標明其中一個為主碼。
d.主屬性Prime Attribute
i.候選碼的諸屬性稱為主屬性；
ii.不包含在任何候選碼中的屬性稱為非主屬性或非碼屬性。
⑦D1，D2，…，Dn的笛卡爾積的某個子集才有實際含義。
⑧三類關系
i.基本關系（基本表或基表）：
實際存在的表，是實際存儲資料的邏輯表示。
是實表，是模式。
ii.查詢表：Table
查詢結果對應的表。
ii.視圖表：View
由基本表或其他視圖表導出的表，是虛表，不對應實際存儲的資料。
是一條或一些SQL語句的集合操作的結果，是外模式。
⑨基本關系的性質
i.列是同質的（Homogeneous）；
ii.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。
iii.列的順序無所謂，列的次序可以任意交換；
iv.任意兩個元組的候選碼不能相同；
v.行的順序無所謂，行的次序可以任意交換；
vi.分量必須取原子值，這是規範條件中最基本的一條。
（4）業務表單不能原樣照本存儲在資料庫中
①問題一：資料備援問題；
②問題二：删除問題；
③問題三：修改問題。
④嚴格地按類分表存儲時，就不存在上述問題了。
2.關系模式
（1）什麼是關系模式
①關系模式Relation Schema是型；
②關系是值；
③關系模式是對關系的描述
a.元組集合的結構：
i.屬性構成；
ii.屬性來自的域；
iii.屬性與域之間的映像關系。
b.完整性限制條件。
（2）定義關系模式
①形式化地表示為：
R（U，D，DOM，F）
R：關系名Relation
U：組成該關系的屬性名集合Union
D：U中屬性所來自的域Domain
DOM：屬性向域的映像集合Domain of Map
F：屬性間資料的依賴關系的函數集合
②通常簡記為：
R（U）或R（A1,A2,…,An）
R：關系名；
A1,A2,…,An或U：屬性名。
域名及屬性向域的映像常常直接說明為屬性的類型、長度。
（3）關系模式與關系
①關系模式：
a.表的架構；
b.對關系的描述；
c.靜态的、穩定的。
②關系：
a.表中的值、資料；
b.關系模式在某一時刻的狀态或内容；
c.動态的、随時間不斷變化的。
③關系模式和關系往往籠統稱為關系，通過上下文加以差別。
3.關系資料庫
（1）關系資料庫
在一個給定的應用領域中，所有關系的集合構成一個關系資料庫。
（2）關系資料庫的型與值
①型：即對象或實體之間的關系（關系模式），是對關系資料庫的描述；
②值：關系模式（型）的執行個體（關系），關系模式在某一時刻對應的關系的集合，通常稱為關系資料庫。
4.關系模型的存儲結構
（1）關系資料庫的實體組織
①有的關系資料庫管理系統中一個表對應一個作業系統檔案，将實體資料組織交給作業系統完成。
②有的關系資料庫管理系統從作業系統那裡申請若幹個大的檔案，自己劃分檔案空間，組織表、索引等存儲結構，并進行存儲管理。
二.關系操作
1.基本的關系操作
（1）常用的關系操作
①查詢操作：選擇、投影、連接配接、除、并、差、交、笛卡爾積；
其中，選擇、投影、并、差、笛卡爾積是五種基本操作。
②資料更新：插入、删除、修改。
（2）關系操作的特點
集合操作方式：操作的對象和結果都是一個集合，一次一集合的方式。
2.關系資料庫語言的分類
（1）關系代數語言
①用對關系的運算來表達查詢要求；
②代表：ISBL
（2）關系演算語言：用謂詞來表達查詢要求
①元組關系演算語言
a.謂詞變元的基本對象是元組變量；
b.代表：APLHA、QUEL
②域關系演算語言
a.謂詞變元的基本對象是域變量；
b.代表：QBE
③具有關系代數和關系演算雙重特點的語言
a.代表：SQL