2.2 《数据库系统概论》之关系操作、关系完整性、关系代数

前言

• 本篇文章学习书籍：《数据库系统概论》第5版 王珊 萨师煊编著
• 视频资源来自：数据库系统概论完整版(基础篇+高级篇+新技术篇)
• 由于 BitHachi 学长已经系统的整理过本书了，我在学习课本和视频以及学长文章的同时在学长文章的基础上进行相应学习修改。（学长原系列目录：Here）
• 资料参考网站：MySQL教程

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




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