2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)

1.關(guān)系模型的組成部分

1. 描述DB的各種數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)形式(Table/Relation) 2. 描述Table和Table之間所可能發(fā)生的各種操作(關(guān)系運(yùn)算) 3. 描述這些操作所遵循的約束條件(完整性約束)

2.一些關(guān)系模型中的術(shù)語(yǔ)

1. 關(guān)系：表 2. 元組：行 3. 屬性：列 4. 關(guān)系實(shí)例：一個(gè)關(guān)系的特定實(shí)例，關(guān)系實(shí)例包含一組特定的行 5. 域：每個(gè)屬性都存在一個(gè)允許取值的集合 6. 原子的：如果一個(gè)域中的元素被認(rèn)為是不可再分的單元 7. 空值：表示值未知或者不存在 8. 域的基數(shù)：集合中元素的個(gè)數(shù) 9. 關(guān)系：笛卡爾積中具有某一方面意義的那些元組被稱(chēng)為一個(gè)關(guān)系 10. 分量：元組中的一個(gè)屬性值

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)模式

1.關(guān)系模式：

一般一個(gè)關(guān)系模式由一個(gè)屬性列表及各屬性所對(duì)應(yīng)的域組成 可用R(A1:D1,A2:D2,...,An:Dn)表示 可簡(jiǎn)記為R(A1,A2,...,An) Ai表示屬性，Di表示域，n是關(guān)系的度或者目，關(guān)系中元組的個(gè)數(shù)稱(chēng)為關(guān)系的基數(shù)

2.關(guān)系模式與關(guān)系

1. 同一關(guān)系模式下，可有很多的關(guān)系 2. 關(guān)系模式是關(guān)系的結(jié)構(gòu)，關(guān)系是關(guān)系模式在某一時(shí)刻的數(shù)據(jù) 3. 關(guān)系模式是穩(wěn)定的；而關(guān)系是某一時(shí)刻的值，是隨時(shí)間變化的

3.關(guān)系的特性

1. 列是同質(zhì)：每一列的分量來(lái)自同一個(gè)域，具有相同的數(shù)據(jù)類(lèi)型 2. 不同的列可以來(lái)自同一個(gè)域，稱(chēng)其中每一列為一個(gè)屬性，不同的屬性要給予不同的屬性名 3. 列位置互換性和行位置互換性 4. 關(guān)系中任意兩個(gè)元組不能完全相同(在現(xiàn)實(shí)中的表可能不遵守此特性)，此為關(guān)系和表的差別 5. 屬性不可再分(關(guān)系的第一范式)

2.3 碼

1.超碼super key

形式：一個(gè)或多個(gè)屬性的集合 作用：在一個(gè)關(guān)系中唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組 特點(diǎn)： ? ?1. 可能包含無(wú)關(guān)屬性 ? ?2. 超碼的任意超集也是超碼。（通俗講，就是同一個(gè)關(guān)系r上，如果某個(gè)屬性集合S包含超碼K，即K是S的子集，那么S也是 r 的超碼） ? ?3. 一張表（一個(gè)關(guān)系）一定有超碼，因?yàn)橹辽偎袑傩缘慕M合一定是超碼，能唯一確定一個(gè)元組

2.候選碼candidate key

形式：一個(gè)或多個(gè)屬性的集合 作用：在一個(gè)關(guān)系中唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組 特點(diǎn)： ? ?1. 是超碼的一個(gè)子集 ? ?2. 任意真子集都不可能是超碼，候選碼就是**最小的超碼** ? ?3. 沒(méi)有無(wú)關(guān)屬性 ? ?4. 不唯一

3.主碼primary key

形式：一個(gè)或多個(gè)屬性的集合 作用：在一個(gè)關(guān)系中唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組 特點(diǎn)： ? ?1. 是候選碼之一 ? ?2. 唯一或沒(méi)有 ? ?3. 由數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者指定，不指定的話(huà)表就沒(méi)有主碼

4.主屬性與非主屬性

包含在任意一個(gè)候選碼中的屬性被稱(chēng)為主屬性，而其他屬性被稱(chēng)為非主屬性

5.外碼foreign key(兩個(gè)關(guān)系連接的紐帶)

關(guān)系 r1 的屬性中包含關(guān)系 r2的主碼 ，設(shè)這個(gè)屬性為 k，k 就是 r1 的外碼 r1 是 k 依賴(lài)的參照關(guān)系(referencing relation) r2 是 k 的被參照關(guān)系(referenced relation)

6.實(shí)體完整性

關(guān)系的主碼中的屬性值不能為空值

7.空值的含義

不知道，不存在或無(wú)意義的值 有空值需要特殊處理

8.參照完整性：

外碼可以取空值 若非空值，必須取主碼那個(gè)表中的某個(gè)值

9.用戶(hù)自定義完整性

用戶(hù)根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境定義的完整性約束條件

10.DBMS對(duì)關(guān)系完整性的支持

1. 實(shí)體完整性和參照完整性由DBMS自動(dòng)支持 2. 使用戶(hù)可以自行定義關(guān)于完整性約束條件 3. 當(dāng)有更新完成時(shí),DBMS將自動(dòng)按照完整性約束檢查更新操作正確性，是否符合用戶(hù)自定義的完整性

2.4 模式圖

一個(gè)帶有主碼外碼約束的數(shù)據(jù)庫(kù)模式的表示方法 主碼屬性用下劃線(xiàn)標(biāo)注，外碼約束用從引用關(guān)系的外碼屬性指向被引用關(guān)系的主碼屬性的箭頭來(lái)表示

2.5 關(guān)系查詢(xún)語(yǔ)言

查詢(xún)語(yǔ)言：

用戶(hù)用來(lái)從數(shù)據(jù)庫(kù)請(qǐng)求獲取信息的語(yǔ)言 分為命令式、函數(shù)式以及聲明式 **命令式查詢(xún)語(yǔ)言**中，用戶(hù)指導(dǎo)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫(kù)上執(zhí)行特定的運(yùn)算序列以計(jì)算出所需的結(jié)果；這類(lèi)語(yǔ)言通常有一個(gè)狀態(tài)變量的概念，狀態(tài)變量在計(jì)算的過(guò)程中被更新 **函數(shù)式查詢(xún)語(yǔ)言**中，計(jì)算被表示為對(duì)函數(shù)的求值，這些函數(shù)可以在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)上運(yùn)行或在其他函數(shù)給出的結(jié)果上運(yùn)行；函數(shù)沒(méi)有附帶作用，且它們并不更新程序的狀態(tài) **聲明式查詢(xún)語(yǔ)言**中，用戶(hù)只需描述所需信息，而不用給出獲取該信息的具體步驟序列或函數(shù)調(diào)用，所需的信息通常使用某種形式的數(shù)學(xué)邏輯來(lái)表述

2.6 關(guān)系代數(shù)

關(guān)系代數(shù)由一組運(yùn)算組成，這些運(yùn)算接受一個(gè)或兩個(gè)關(guān)系作為輸入，并生成一個(gè)新的關(guān)系作為他們的結(jié)果

2.6.1 選擇運(yùn)算

選擇運(yùn)算選出滿(mǎn)足給定謂詞的元組，用小寫(xiě)希臘字母sigma(σ)來(lái)表示選擇。謂詞寫(xiě)在σ的下標(biāo)中 我們?cè)试S謂詞中使用等號(hào)、不等號(hào)、連接詞如and、or、not組合 從給定關(guān)系中選擇某幾個(gè)行組成新的關(guān)系

2.6.2 投影運(yùn)算

用符號(hào)π表示 從給定關(guān)系中選擇某幾個(gè)列組成新的關(guān)系 如有重復(fù)元組應(yīng)刪除掉

2.6.4 笛卡爾積運(yùn)算

運(yùn)算用X表示，允許我們結(jié)合來(lái)自任意兩個(gè)關(guān)系的信息

2.6.5 連接運(yùn)算(join)

1.Θ-連接

關(guān)系R和關(guān)系S的笛卡爾積中，滿(mǎn)足AθB條件的所有元組（A∈R，B∈S且具有可比性）

2.等值連接操作

特殊的Θ-連接操作 選取關(guān)系R中某屬性和關(guān)系S中某屬性值相等的元組所構(gòu)成

3.自然連接

一種特殊的等值連接 把屬性的相同且值相同的元組連接在一起

4.外連接Outer-join
左外連接：自然連接+左側(cè)表中失配的元組
右外連接：自然連接+右側(cè)表中失配的元組
全外連接：自然連接+兩側(cè)表中失配的元組

2.6.6 集合運(yùn)算

1.并相容性

1. 關(guān)系R和S的屬性數(shù)目必須相同，一個(gè)關(guān)系的屬性數(shù)量被稱(chēng)為**元數(shù)** 2. 對(duì)于任意i，關(guān)系R的第i個(gè)屬性域必須和S的第i個(gè)屬性域相同

2.并(Union)

用符號(hào)U表示

3.差(Difference)

R-S,由出現(xiàn)在R中的元素但不出現(xiàn)在S中的元素所構(gòu)成

4.交(Intersection)

用符號(hào)∩表示

2.6.7 賦值運(yùn)算

用?來(lái)表示

2.6.8 更名運(yùn)算

**更名**運(yùn)算用小寫(xiě)希臘字母rho(ρ)表示

除運(yùn)算

除法運(yùn)算常用于求解“查詢(xún)...全部的/所有的...”問(wèn)題 R÷S需要S的屬性是R屬性的真子集

關(guān)系演算

根據(jù)謂詞不同可分為關(guān)系元組演算和關(guān)系域演算 基本形式為：{ t | P(t) } ? ?其中P(t)可以是如下三種形式之一的原子公式： ? ? ? ?t ∈ R ? ? ? ?t 是關(guān)系 R 中的一個(gè)元組 ? ? ? ?s[A] θ c ? ? ? ?元組分量s[A]與常量 c 之間滿(mǎn)足比較關(guān)系 ? ? ? ?θ：比較運(yùn)算符,<, <=,=, <>,>, >= ? ? ? ?s[A] θ u[B] ? ? ? ?s[A] 與 u[B] 為元組分量，A和B分別是某些關(guān)系的屬性，他們之間滿(mǎn)足比較關(guān)系θ.

運(yùn)算符優(yōu)先順序

括弧、θ、?、?、┐、∧、∨

存在量詞?與全稱(chēng)量詞?

若元組變量t前面有存在量詞或全稱(chēng)量詞被稱(chēng)為**約束變量**，否則被稱(chēng)為**自由變量**

域演算

關(guān)系域演算公式的基本形式： { < x1 , x2 , … , xn > | P ( x1 , x2 , … , xn ) }其中， xi 代表域變量或常量， P為以xi為變量的公式。公式P可以遞歸地進(jìn)行構(gòu)造： 三種形式的原子公式是公式 < x1 , x2 , … , xn > ∈ R。 其中xi 代表域變量或常量, 表示由域變量構(gòu)成的< x1 ,x2 , … , xn >是屬于關(guān)系R的 x θ c。 其中，域變量x與常量c之間滿(mǎn)足比較關(guān)系θ 。θ：比較運(yùn)算符 <, <=, =, <>, >, >= x θ y。其中，域變量x與域變量y之間滿(mǎn)足比較關(guān)系θ

QBE語(yǔ)言

基本部分：

1. 關(guān)系名區(qū)：用于書(shū)寫(xiě)欲待查詢(xún)的關(guān)系名 2. 屬性名區(qū)：用于顯示對(duì)應(yīng)關(guān)系名區(qū)關(guān)系的所屬性名 3. 操作命令區(qū)：用于書(shū)寫(xiě)查詢(xún)操作的命令 4. 查詢(xún)條件區(qū)：用于書(shū)寫(xiě)查詢(xún)條件

操作命令

1. Print或P. 顯示輸出 2. Delete或D. 刪除 3. Insert或I. 插入 4. Update或U. 更新

查詢(xún)條件

1. 直接在查詢(xún)條件區(qū)書(shū)寫(xiě)，形式為θ參量 2. θ可以是>,<>,<,>=,<=；如省略θ，默認(rèn)為= 3. θ參量可以為常量，可直接書(shū)寫(xiě)

示例元素與投影

條件 θ 參量中的參量也可以是域變量，用任何一個(gè)值(不必是結(jié)果中的值)帶有下劃線(xiàn)表示，被稱(chēng)為示例元素. 示例元素下劃線(xiàn)上面的值不起作用，被當(dāng)作域變量名稱(chēng)來(lái)對(duì)待，只用于占位或是連接條件。不帶下劃線(xiàn)的則是構(gòu)成實(shí)際條件一部分的值。

關(guān)系運(yùn)算的安全性

安全性的概念

不產(chǎn)生無(wú)窮演算和無(wú)窮驗(yàn)證的運(yùn)算被稱(chēng)為是安全的

關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算的安全性

關(guān)系代數(shù)是安全的 關(guān)系演算是不一定安全的

安全約束有限集合(DOM)

需要對(duì)關(guān)系演算施加約束條件，即任何公式都在一個(gè)集合范圍內(nèi)操作，而不是無(wú)限范圍內(nèi)操作，才能保證其安全性。 DOM（ρ）是一個(gè)有限集合，其中每個(gè)符號(hào)要么是ρ明顯出現(xiàn)的符號(hào)，要么是出現(xiàn)在ρ中的某個(gè)關(guān)系R的某元組的分量。 DOM主要用于約束ρ中一些謂詞的計(jì)算范圍，它不必是最小集合。