2.2 《数据库系统概论》之关系操作、关系完整性、关系代数

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0.思维导图

1.关系操作

（1）基本关系操作

• 常用的关系操作
  • 查询：选择、投影、连接、除、并、交、差
  • 数据更新：插入、删除、修改
  • 查询的表达能力是其中最主要的部分
  • 选择、投影、并、差、笛卡尔基是5种基本操作
• 关系操作的特点
  • 集合操作方式：操作的对象和结果都是集合，一次一集合的方式

（2）关系数据库语言的分类

• 关系代数语言
  用对关系的运算来表达查询要求；
  代表：ISBL；
  关系演算语言：用谓词来表达查询要求；
• 元组关系演算语言
  谓词变元的基本对象是元组变量；
  代表：APLHA, QUEL；
• 域关系演算语言
  谓词变元的基本对象是域变量；
  代表：QBE；
• 具有关系代数和关系演算双重特点的语言；
  代表：SQL（Structured Query Language） ；

2.关系的完整性

（1）关系的三类完整性约束

• 实体完整性和参照完整性：
  关系模型必须满足的完整性约束条件;
  称为关系的两个不变性，应该由关系系统自动支持;
• 用户定义的完整性：
  应用领域需要遵循的约束条件，体现了具体领域中的语义约束 ;

（2） 实体完整性（Entity Integrity）

• 若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值

• 例：
  SAP(SUPERVISOR，SPECIALITY，POSTGRADUATE)
  POSTGRADUATE：
  主码（假设研究生不会重名）
  不能取空值

• 实体完整性规则的说明
  (1) 实体完整性规则是针对基本关系而言的。一个基本表通常对应现 实世界的一个实体集。
  (2) 现实世界中的实体是可区分的，即它们具有某种唯一性标识。
  (3) 关系模型中以主码作为唯一性标识。
  (4) 主码中的属性即主属性不能取空值。主属性取空值，就说明存在某个不可标识的实体，即存在不可区分的实体，这与第（2）点相矛盾，因此这个规则称为实体完整性

（3）参照完整性

❶ 关系间的引用

❷ 外码（Foreign Key）

• 设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的码。如果F与基本关系S的主码Ks相对应，则称F是基本关系R的外码,即该码是另一个表的主码。
• 基本关系R称为参照关系（Referencing Relation），即本表。
• 基本关系S称为被参照关系（Referenced Relation） 或目标关系（Target Relation），即外码对应的主码所在的表。
  
• 关系R和S不一定是不同的关系
• 目标关系S的主码Ks 和参照关系的外码F必须定义在同一个（或一组）域上
• 外码并不一定要与相应的主码同名，当外码与相应的主码属于不同关系时，往往取相同的名 字，以便于识别

❸ 参照完整性规则

若属性（或属性组）F是基本关系R的外码它与基本关系S的主码Ks相对应（基本关系R和S不一定是不同的关系），则对于R中每个元组在F上的值必须为：

• 或者取空值（F的每个属性值均为空值）
• 或者等于S中某个元组的主码值
• 外码的值要么为空，要么为S中某个元组的主码值
  
  

（4）用户定义的完整性

• 针对某一具体关系数据库的约束条件，反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求
• 关系模型应提供定义和检验这类完整性的机制，以便用统一的系统的方法处理它们，而不要由应用程序承担这一功能
  

3.关系代数

（1）关系代数运算符

（2）传统的集合运算

① 并（Union）

② 差（Difference）

③ 交（Intersection）

④ 笛卡尔积（Cartesian Product）

（3）专门的关系运算

① 几个记号

② 选择（Selection）

③ 投影（Projection）

④ 连接（Join）

❶ 左连接、右连接、外连接

⑤ 除（Division）

⑥ 综合举例