《数据库安全》第二章 关系数据库基本原理与技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第 二 章,关系数据库基本原理,与技术,1,本 章 概 要,2.1,关系数据库,2.2,关系数据库标准语言,SQL,2.3,数据库设计,2,2.1,关系数据库,2.1.1,关系数据结构,关系模型建立在集合代数的基础上。,关系数据结构的基本概念,关系的基本概念,关系模式,关系数据库,一、关系的基本概念,域,笛卡尔积,关系,3,2.,笛卡尔积,1),笛卡尔积的定义,给定一组域,D1,，,D2,，,，,Dn,。,D1,，,D2,，,，,Dn,的笛卡尔积为：,D1,D2,Dn=,（,d1,，,d2,，,，,dn,）,|,diDi,，,i=1,，,2,，,，,n ,。,4,1,域,域是具有相同数据类型的值的集合。,例：整数、,0,，,1,、,男，女,、,26,个字母。,域用,D,表示,域中所包含的值的个数称为域的,基数。,（用,m,表示）。,关系中用域表示属性的取值范围。例如：,D1=,张力，李岩，王平, m1=3,（基数）,D2=,男，女, m2=2,D3=18,19,20 m3=3,其中，,D1,，,D2,，,D3,为域名，分别表示学生关系中姓名、性别、年龄的集合。,5,例：,D1 =,张力，李岩，王平,姓名,D2 =,安阳，北京，上海,籍贯,D3 =18, 19, 20,年龄,则,D1,D2,D3=(,张力，安阳，,18),，（张力，安阳，,19,），,，（王平，上海，,20,）,共计,27,个元素，则由,27,个元组组成。,所有域的所有取值的一个组合,不能重复,6,2),元组,笛卡尔积中每一个元素（,d1,，,d2,，,，,dn,）叫作一个元组。,3),分量,笛卡尔积元素（,d1,，,d2,，,，,dn,）中的每一个值,di,叫作一个分量。来自相应的域（,diDi,）,元组的每个分量（,di,）是按序排列的。,如：（,1,，,2,，,3,）（,2,，,3,，,1,）,7,4,） 基数,若,Di,（,i,1,，,2,，,，,n,）为有限集，其基数,为,mi,（,i,1,，,2,，,，,n,），,则,D1,D2,Dn,的基数,M,为：,笛卡尔积的基数是所有域的基数的累乘之积,在上例中，基数：,3,3,3,27,即,D1,D2,D3,共有,3,3,3,27,个元组,8,5,）笛卡尔积的表示方法,笛卡尔积可表示为一个,二维表,。表中的每行,对应一个元组，表中的每列对应一个域。,在上例中，,27,个元组可列成一张二维表,表,2.1 D1,，,D2,，,D3,的笛卡尔积,姓名,籍贯,年龄,张力,张力,张力,张力,张力,安阳,安阳,安阳,北京,北京,18,19,20,18,19,9,3.,关系,1),关系,D1,D2,Dn,的,子集,叫作在域,D1,，,D2,，,，,Dn,上的关系，表示为,R,（,D1,，,D2,，,，,Dn,）,R,：关系名,n,：关系的目或度,当,n=1,时，称为,单元,关系。,当,n=2,时，称为,二元,关系。,当,n=n,时，称为,n,元,关系,。,注意：,关系是笛卡尔积的有限子集。数学上关系是笛卡尔积的任意子集，但在实际应用中关系是笛卡尔积中所取的,有意义的子集,。,10,姓名,籍贯,年龄,张力,李岩,王平,安阳,北京,上海,18,19,20,如果张力是安阳人年龄,18,，李岩是北京人年龄,19,，王平是上海人年龄,20,，则只有下面这个关系有意义的。,表,2.2,关系的表示,11,2),元组,关系中的每个元素是关系中的元组，通常,用,t,表示。,3),属性,关系中不同列可以对应相同的域，为了加,以区分，必须对每列起一个名字，称为属,性（,Attribute,）。,n,目关系必有,n,个属性。,12,4,）码,候选码,若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为,候选码。,在最简单的情况下，候选码只包含一个属性。,例：,学生（,学号,，,姓名,，年龄，宿舍，专业）,候选码 候选码,（,假设没有重名,）,13,全码,在最极端的情况下，关系模式的所有属性组是这个关系模式的候选码，称为,全码,（,All-key,）。,下面是一个全码的例子：,假设有教师授课关系,TCS,，分别有三个属性,TCS,（,教师，课程，学生,）,全码,三个属性的组合是关系,TCS,的候选码，称为,全码,。,14,主码,如果一个关系中有多个候选键，则从中选定一个为,主码,。,主码又称,主关系键,(Primary Key),，或简称为,主键、关系键、关键字。,例：假设在学生关系中没有重名的学生，则,“,学号,”,和,“,姓名,”,都可作为学生关系的候选键。如果选定,“,学号,”,作为数据操作的依据，则,“,学号,”,为主关系键。,15,主关系键是关系模型中的一个重要概念。每个关系,必需选择,一个主关系键，选定以后，不能随意改变。,每个关系必定,有且仅有一个,主关系键，因为关系的元组无重复。,通常用,较小的属性组合,作为主关系键。,主属性与非码属性,主属性：,包含在候选码中的的各属性称为主属性。,非码属性：,不包含在任何候选码中的属性称为非码属性。,主属性和非主属性相排斥、互补。,16,外码,外码：,引用其它关系的键或本关系的键称外键。,如果一个关系的属性或属性组并非该关系的关键字，但它们是另外的一个关系关键字，则称其为该关系的外码。,17,例：,学生（,学号,，,姓名,，年龄，宿舍，专业）,主码 候选码,（,假设没有重名,）,课程（,课程号,，课程名，学分）,主码,选修（,学号,，,课程号,，成绩）,外码 外码,课程,1,（,课程号,，课程名，学分，开课时间，,主码,先修课程号,）,外码,18,关系的类型：,基本表、查询视图,关系是满足特定规范性要求的二维表格,在关系模型中关系具有如下特性：,1.,关系中不允许出现相同的元组。,但许多关系数据库产品没有遵循这一性质。,例如,:Oracle,，,FoxPro,等都允许关系表中存在两个完全相同的元组，除非用户特别定义了相应的约束条件。,二、 关系的类型和性质,19,2.,关系中元组的顺序（即行序）是无关紧要的，在一个关系中可以任意交换两行的次序。,可以改变元组的顺序使其具有某种排序，然后按照顺序查询数据，可以提高查询速度。,20,3.,关系中属性的顺序是无关紧要的，即列,的顺序可以任意交换。,交换时，应连同属性名一起交换，否则,将得到不同的关系。,4.,同一属性名下的各个属性值必须来自同一个域，是同一类型的数据。,21,5.,关系中各个属性必须有不同的名字，不同的属性可来自同一个域，即它们的分量可取自同一个域。,例：有如下表中关系，职业与兼职是两个不同的属性，但它们取自同一个域。,职业教师，工人，辅导员。,姓名,职业,兼职,张强,教师,辅导员,王丽,工人,教师,刘宁,教师,辅导员,22,6.,关系中每一分量必须是不可分的数据项。,所有属性值都是原子的，即是一个确 定的值，而不是值的集合。,属性值可以为空值，表示“未知”或“不可使用”。,满足此条件的关系称为,规范化关系,，否则称为,非规范化关系,。,23,例：籍贯含有省、市两项，出现了“表中有表”的现象，则为非规范化关系，而把籍贯分成省、市两列，则将其规范化。,姓名,籍贯,姓名,省,市,省,市,张强,吉林,长春,张强,吉林,长春,王丽,山西,大同,王丽,山西,大同,24,三、关系模式,关系模式是对关系的描述,关系模式可以形式化地表示为：,R,（,U,，,D,，,dom,，,F,）,R,关系名,U,组成该关系的属性名集合,D,属性组,U,中属性所来自的域,dom,属性向域的映象集合,F,属性间的数据依赖关系集合,25,例：,“,学生,”,的关系,U=,学号，姓名，成绩,设,S1=01001,，,01002,，,.,，,01999 ,S2=,张三，李四，,.,，王五,S3=0,，,1,，,.,，,100,则,D = S1 S2 S3,DOM(,学号,)= S1,DOM(,姓名,)= S2,DOM(,成绩,)= S3,26,关系模式通常可以简记为,R,(,U,),或,R,(,A,1,，,A,2,，,，,An,),R,关系名,A,1,，,A,2,，,，,An,属性名,注：,域名及属性向域的映象常常直接说明为,属性的类型、长度,27,四,.,关系数据库,在一个给定的应用领域中，所有实体及实,体之间联系的关系的集合构成一个关系数据,库。一个数据库可以,包含多个,基本表。,关系数据库也有型和值之分,关系数据库的型,称为关系数据库模式，是对关系数据库的描述,若干域的定义,在这些域上定义的若干关系模式,关系数据库的值,是这些关系模式在某一时刻对应的关系的集合，通常简称为关系数据库,28,2.1.2,关系的完整性,关系模型的完整性规则是对关系的某种约束条件。,关系模型中三类完整性约束：,实体完整性,参照完整性,用户定义的完整性,实体完整性和参照完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，被称作是关系的,两个,不变性,，应该由关系系统自动支持。,29,关系数据模型用关系描述事物之间的联系，且这种联系都隐含在它们的公共属性中，尤其是外键。,因此关系模型不能显示的表示这种实物之间的联系，这是一个缺点。,30,学号,姓名,性别,班级,001,张三丰,男,计,1,002,小昭,女,计,1,003,灭绝,女,计,1,007,邦得,男,计,1,008,周星星,男,计,1,课号,课名,学分,k001,武功,6,k002,英语,4,k003,语文,2,k004,数据库,4,学号,课号,成绩,001,k001,90,002,k001,68,003,k001,80,007,k001,70,008,k001,75,31,实体完整性：,若属性,A,是基本关系,R,的主属性，则,A,不能取空值,（空值代表不确定或不知道）。,一个基本关系对应现实世界的一个实体集。现实世界中的实体是相互区分的，即具有唯一标识。,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，所以叫,实体完整性,。,例：选修（,学号，课程号,，成绩）,“学号、课程号”为主码，则两个属性都不能取空值。,32,参照完整性：,在关系模型中实体及实体间的联系都是用关系来描述的，因此可能存在着关系与关系间的引用。,例：学生实体、专业实体以及专业与学生,间的一对多联系。,学生（,学号,，姓名，性别，,专业号,，年龄）,专业（,专业号,，专业名）,33,参照完整性：,若属性,F,是关系,R,的外码，它与基本关系,S,的主码,KS,相对应，则对于,R,中的每一个元组在,F,上的值必为：,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。,例：,关系,R:,学生（,学号,，姓名，性别，,专业号,，,年龄）,F,关系,S:,专业（,专业号,，专业名）,KS,34,学生（,学号,，姓名，性别，,专业号,，年龄）专业（,专业号,，专业名）,35,学生关系中每个元组的,“,专业号,”,属性只,取下面两类值：,（,1,）空值，表示尚未给该学生分配专业,（,2,）非空值，这时该值必须是专业关系中某个元组的,“,专业号,”,值，表示该学生不可能分配到一个不存在的专业中,36,用户定义的完整性是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。,37,例,:,课程,(,课程号,，课程名，学分,),“,课程名,”,属性必须取唯一值,非主属性,“,课程名,”,也不能取空值,“,学分,”,属性只能取值,1,，,2,，,3,，,4,38,2.1.3,关系代数,概述,传统的集合运算,专门的关系运算,39,一、概述,1.,关系代数,2.,关系代数运算的三个要素,3.,关系代数运算的分类,4.,表示记号,1.,关系代数,一种抽象的查询语言,用对关系的运算来表达查询,2,关系代数运算的三个要素,运算对象：关系,运算结果：关系,运算符：四类,40,四类运算符有：,集合运算符,（并），,-,（差），（交），,（广义笛卡尔积）。,将关系看成元组的集合,运算是从关系的,“,水平,”,方向即行的角度来进行,专门的关系运算符,(,选择,),，（投影），（连接），,（除）；,不仅涉及行而且涉及列,41,算术比较符,辅助专门的关系运算符进行操作,逻辑运算符,辅助专门的关系运算符进行操作,42,3,关系代数运算的分类,传统的集合运算：,把关系看成元组的集合，以元组作为集合中元素来进行运算，其运算是从关系的,“,水平,”,方向即行的角度进行的。,传统的集合运算：,并、差、交、笛卡尔积,专门的关系运算,：,不仅涉及行运算，也涉及列运算，这种运算是为数据库的应用而引进的特殊运算。,专门的关系运算：,选择、投影、连接、除,43,4,表示记号,（,1,）,R,，,t,R,，,tAi,设关系模式为,R,(,A,1,，,A,2,，,，,An,),它的一个关系设为,R,。,t,R,表示,t,是,R,的一个元组,t,Ai,则表示元组,t,中相应于属性,Ai,的一个分量,44,（,2,）,A,，,tA,，,A,若,A,=,A,i,1,，,A,i,2,，,，,A,ik,，,其中,A,i,1,，,A,i,2,，,，,A,ik,是,A,1,，,A,2,，,，,A,n,中的一部分，则,A,称为属性列或域列。,tA,=(,t,A,i,1,，,t,A,i,2,，,，,t,A,ik,),表示元组,t,在属性列,A,上诸分量的集合。,A,则表示,A,1,，,A,2,，,，,A,n,中去掉,A,i,1,，,A,i,2,，,，,A,ik,后剩余的属性组。,45,（,3,）,t,r,t,s,R,为,n,目关系，,S,为,m,目关系。,t,r,R,，,t,s,S,，,t,r,t,s,称为元组的连接。它是一个,n,+,m,列的元组，前,n,个分量为,R,中的一个,n,元组，后,m,个分量为,S,中的一个,m,元组。,46,二、传统的集合运算,并,差,交,笛卡尔积,47,1.,并,R,和,S,具有相同的目,n,（,即两个关系都有,n,个属性,）,相应的属性取自同一个域,R,S,仍为,n,目关系，由属于,R,或属于,S,的元组组成,R,S,= ,t,|,t,R,t,S,48,并运算实例,A,B,C,a1,b1,c1,a1,b2,c2,a2,b2,c1,A,B,C,a1,b1,c1,a1,b2,c2,a1,b3,c2,a2,b2,c1,A,B,C,a1,b2,c2,a1,b3,c2,a2,b2,c1,R,S,RS,49,2.,差,R,和,S,具有相同的目,n,相应的属性取自同一个域,R - S,具有相同的目,n,，由属于,R,而不属于,S,的,所有元组组成,R,-,S,= ,t,|,t,R,t,S,50,差运算实例,A,B,C,a1,b1,c1,a1,b2,c2,a2,b2,c1,A,B,C,a1,b1,c1,A,B,C,a1,b2,c2,a1,b3,c2,a2,b2,c1,R,S,R,-,S,51,3.,交,R,和,S,具有相同的目,n,相应的属性取自同一个域,R,S,仍为,n,目关系，由既属于,R,又属于,S,的元组组成,R,S,= ,t,|,t,R,t,S,52,交运算实例,A,B,C,a1,b1,c1,a1,b2,c2,a2,b2,c1,A,B,C,a1,b2,c2,a2,b2,c1,A,B,C,a1,b2,c2,a1,b3,c2,a2,b2,c1,R,S,R,S,53,4.,广义笛卡尔积,R,n,目关系，,k,1,个元组,S,m,目关系，,k,2,个元组,R,S,列：（,n,+,m,）,列的元组的集合,元组的前,n,列是关系,R,的一个元组,后,m,列是关系,S,的一个元组,行,：,k,1,k,2,个元组,R,S,= ,t,r,t,s,|,t,r,R,t,s,S,54,广义笛卡尔积运算实例,A,B,C,a1,b1,c1,a1,b2,c2,a2,b2,c1,A,B,C,a1,b1,c1,a1,b1,c1,a1,b1,c1,a1,b2,c2,a1,b2,c2,a1,b2,c2,a2,b2,c1,a2,b2,c1,a2,b2,c1,A,B,C,a1,b2,c2,a1,b3,c2,a2,b2,c1,R,S,R,S,A,B,C,a1,b2,c2,a1,b3,c2,a2,b2,c1,a1,b2,c2,a1,b3,c2,a2,b2,c1,a1,b2,c2,a1,b3,c2,a2,b2,c1,55,三、专门的关系运算,选择,投影,连接,除,56,1.,选择,（,1,）选择又称为限制,（,2,）选择运算符的含义,是单目运算，即只对一个关系施加操作,在关系,R,中选择满足给定条件的,诸元组,的集合,语法格式：,（,）,F,(,R,) = ,t,|,t,R,F,(,t,)= ,真,F,：,选择条件，是一个逻辑表达式,57,（,3,）选择运算是从行的角度进行的运算,（,4,）举例,设有一个学生,-,课程数据库，包括学生关系,Student,、课程关系,Course,和选修关系,SC,。,58,例,1,查询信息系（,IS,系）全体学生,Sdept,= IS,(Student),或,5 =IS,(Student),学 号,Sno,姓 名,Sname,性 别,Ssex,年 龄,Sage,所 在 系,Sdept,95001,李勇,男,20,CS,95002,刘晨,女,19,IS,95003,王敏,女,18,MA,95004,张立,男,19,IS,Student,例,2,例,3,例,1,例,4,59,Course,课程号,课程名,先行课,学分,Cno,Cname,Cpno,Ccredit,1,数据库,5,4,2,数学,2,3,信息系统,1,4,4,操作系统,6,3,5,数据结构,7,4,6,数据处理,2,7,PASCAL,语言,6,4,60,SC,学 号,课 程 号,成 绩,Sno,Cno,Grade,95001,1,92,95001,2,85,95001,3,88,95002,2,90,95002,3,80,例,9,61,例,1,查询信息系（,IS,系）全体学生,Sdept,= IS,(Student),或,5 =IS,(Student),结果：,Student,Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept,95002,刘晨,女,19,IS,95004,张立,男,19,IS,62,例,2,查询年龄小于,20,岁的学生,Sage 20,(Student),或,4 20,(Student),Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept,95002,刘晨,女,19,IS,95003,王敏,女,18,MA,95004,张立,男,19,IS,结果：,Student,63,2.,投影,1,）投影运算符的含义,从,R,中选择出若干,属性列,组成新的关系,A,(,R,) = ,t,A, |,t,R,A,：,R,中的属性列,64,2,）投影操作主要是从列的角度进行运算,但投影之后不仅取消了原关系中的某些列，而且还可能取消某些元组（避免重复行）,65,3),举例,例,3,查询学生的姓名和所在系,即求,Student,关系上学生姓名和所在系两个属性上的投影,Sname,，,Sdept,(Student),或,2,，,5,(Student),66,Student,投影,结果：,Sname,Sdept,李勇,CS,刘晨,IS,王敏,MA,张立,IS,67,例,4,查询学生关系,Student,中都有哪些系,Sdept,(Student),Student,投影结果：,Sdept,CS,IS,MA,68,3.,连接,1,）,连接也称为,连接,2,）,连接运算的含义,从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的,元组,R S,= |,t,r,R,t,s,S,t,r,A,t,s,B, ,A,和,B,：,分别为,R,和,S,上度数相等且可比的属性组,：,比较运算符,连接运算从,R,和,S,的广义笛卡尔积,R,S,中选取,（,R,关系,）,在,A,属性组上的值与,（,S,关系,）,在,B,属,性组上值满足比较关系的元组。,A,B,t,r,t,s,69,3,）,两类常用连接运算,等值连接,什么是等值连接,为,“”,的连接运算称为等值连接,等值连接的含义,从关系,R,与,S,的广义笛卡尔积中选取,A,、,B,属性值相等的那些元组，即等值连接为：,R S,= |,t,r,R,t,s,S,t,r,A, =,t,s,B, ,A=B,t,r,t,s,70,自然连接,什么是自然连接,自然连接是一种特殊的等值连接两个关,系中进行比较的分量必须是相同的属性,组在结果中把重复的属性列去掉,自然连接的含义,R,和,S,具有相同的属性组,B,R,S,= | t,r,R,t,s,S,t,r,B, =,t,s,B, ,t,r,t,s,71,4,）,一般的连接操作是从行的角度进行运算。,自然连接还需要取消重复列，所以是同时从,行和列,的角度进行运算。,A,B,R,S,72,5,）,连接举例,A,B,C,a1,b1,5,a1,b2,6,a2,b3,8,a2,b4,12,B,E,b1,3,b2,7,b3,10,b3,2,b5,2,R,S,例,5,例,6,例,7,73,R,S,A,R.B,C,S.B,E,a1,b1,5,b2,7,a1,b1,5,b3,10,a1,b2,6,b2,7,a1,b2,6,b3,10,a2,b3,8,b3,10,C,E,例,5,74,等值连接,R,S,R.B=S.B,A,R.B,C,S.B,E,a1,b1,5,b1,3,a1,b2,6,b2,7,a2,b3,8,b3,10,a2,b3,8,b3,2,例,6,75,自然连接,R,S,A,B,C,E,a1,b1,5,3,a1,b2,6,7,a2,b3,8,10,a2,b3,8,2,例,7,76,4.,除,1,）除的定义,给定关系,R,(,X,，,Y,),和,S,(,Y,，,Z,),，,其中,X,，,Y,，,Z,为属性组。,R,中的,Y,与,S,中的,Y,可以有不同的属性名，但必须出自相同的域集。,R,与,S,的除运算得到一个新的关系,P(X),，,P,是,R,中满足下列条件的元组在,X,属性列上的投影：元组在,X,上分量值,x,的象集,Y,x,包含,S,在,Y,上投影的集合。,R,S,= ,t,r,X, |,t,r,R,Y,(,S,),Y,x,Y,x,：,x,在,R,中的象集,，,x,=,t,r,X,77,2),象集,Y,给定一个关系,R,（,X,，,Y,），,X,和,Y,为属性组,。,当,t,X,=,x,时,，,x,在,R,中的象集为,：,Y,x,=,t,Y,|,t,R,，,t,X,=,x,它表示,R,中属性组,X,上值为,x,的,诸元组在,Y,上分量的,集合,。,78,3),例,7,除法举例,A,B,C,a1,b1,c2,a2,b3,c7,a3,b4,c6,a1,b2,c3,a4,b6,c6,a2,b2,c3,a1,b2,c1,B,C,D,b1,c2,d1,b2,c1,d1,b2,c3,d2,R,S,A,a1,R,S,79,分析：,A,B,C,a1,b1,c2,a2,b3,c7,a3,b4,c6,a1,b2,c3,a4,b6,c6,a2,b2,c3,a1,b2,c1,R,例,7,中,x=,t,X,在,R,中的象集,Y,x,:,关系,R,的属性组,X,为,A,，,A,可以取四个值,a1, a2, a3,a4,。,其中,：,a1,的象集为,（,b1,c2), b2,c3),b2,c1) ,a2,的象集为,（,b3,c7), (b2,c3),a3,的象集为,（,b4,c6),a4,的象集为,（,b6,c6),80,关系,S,在,（,B,C,）,上的投影为,（,b1,c2), b2,c3), b2,c1) ,只有,a1,的象集,（,B,C),a1,包含,（,B,C,）,属性组上的投影，所以,R,S=,a1,.,关系,R,的属性,A,中，,a1,的象集为,（,b1,c2), b2,c3),b2,c1) ,a2,的象集为,（,b3,c7), (b2,c3),a3,的象集为,（,b4,c6),a4,的象集为,（,b6,c6),B,C,D,b1,c2,d1,b2,c1,d1,b2,c3,d2,S,81,例,7,除法举例,A,B,C,a1,b1,c2,a2,b3,c7,a3,b4,c6,a1,b2,c3,a4,b6,c6,a2,b2,c3,a1,b2,c1,B,C,D,b1,c2,d1,b2,c1,d1,b2,c3,d2,R,S,A,a1,R,S,R,S,= ,t,r,X, |,t,r,R,Y,(,S,),Y,x,Y,x,：,x,在,R,中的象集,，,x,=,t,r,X,82,4,）除操作是同时从行和列角度进行运算,R,S,83,5,综合举例,例,8,查询选修了,2,号课程的学生的学号。,Sno,（,Cno=2,（,SC,）,95001,，,95002,SC,学 号,课 程 号,成 绩,Sno,Cno,Grade,95001,1,92,95001,2,85,95001,3,88,95002,2,90,95002,3,80,84,例,9,查询至少选修了一门其直接先行课为,5,号,课程的学生姓名。,Sname,(,Cpno=5,(Course SC Student),),或,Sname,(,Cpno=5,(Course),SC,Sno,，,Sname,(Student),85,小结,关系代数运算,关系代数运算,并、差、交、笛卡尔积、投影、选择、连接、除,基本运算,并、差、笛卡尔积、投影、选择,交、连接、除,可以用,5,种基本运算来表达,引进它们并不增加语言的能力，但可以简化表达,86,2.2,关系数据库标准语言,SQL,SQL,概述,数据定义,查询,数据更新,视图,数据控制,嵌入式,SQL,87,2.2.1,SQL,概述,SQL,（,Structured Query Language,结构化查询语言）。从,1974,年提出到至今已,SQL,成为国际标准。广泛应用于各种数据库中。,SQL,是一种介于关系代数和关系演算之间的结构化查询语言，但其功能并非仅是查询。,SQL,是一个通用的功能极强的,RDB,语言。,88,一、,SQL,的特点,1.,综合统一,SQL,集,DDL,、,DML,、,DCL,功能于一体。,SQL,数据操作符的统一。,(,查询、插入、删除、修改都只有一种操作符。,),2.,高度非过程化,SQL,语言是一种,非过程语言,，即用户只要提出“干什么”即可，不必管具体操作过程，也不必了解数据的存取路径，只要指明所需的数据即可。,89,3.,面向集合的操作方式,SQL,语言是一种,面向集合,的语言，每个命令的操作对象是一个或多个关系，结果也是一个关系。,4. SQL,语言既是,自含式语言,，又是,嵌入式语言,。可独立使用，也可嵌入到宿主语言中。,自含式语言可以独立使用交互命令。,嵌入式语言使其嵌入在高级语言中使用，供应用程序员开发应用程序。,5.,语言简洁，易学易用,SQL,设计巧妙，核心功能只需,9,个动词。在语言上接近英语。,90,二、,SQL,语言功能概述,SQL,功能,命令动词,数据查询,SELECT,数据定义,CREATE,、,DROP,、,ALTER,数据操纵,INSERT,、,UPDATE,、,DELETE,数据控制,GRANT,、,REVOKE,四部分：,数据定义功能、数据控制功能、,数据查询功能、数据操纵功能。,91,三、,SQL,的数据类型,数值型,字符串型,日期时间型,92,SQL,视图,1,视图,2,外模式,基本表,1,基本表,2,基本表,3,模式,存储文件,1,存储文件,2,内模式,四、,SQL,支持,RDB,的三级模式结构,93,2.2.2,数 据 定 义,94,一、定义、删除和更改基本表,1,定义基本表,CREATE TABLE,（, ,，, ,，, ,）；,：,所要定义的基本表的名字,：,组成该表的各个属性（列）,：,涉及相应属性列的完整性约束条件,：,涉及一个或多个属性列的完整性约束条件,95,例,1,建立一个“学生”表,Student,，,它由学号,Sno,、,姓名,Sname,、,性别,Ssex,、,年龄,Sage,、,所在系,Sdept,五个属性组成。其中学号不能为空并设为主键，姓名取值也唯一。,CREATE TABLE,Student,(,Sno,CHAR(5),NOT NULL PRIMARY KEY,，,Sname,CHAR(20),UNIQUE,，,/,列级完整性约束,Ssex,CHAR(2),DEFAULT,男, ,Sage,INT,CHECK,(Sage = 15 AND Sage =45),，,Sdept,CHAR(15),；,96,例,2,建立一个,“,学生选课,”,表,SC,，它由学号,Sno,、课程号,Cno,，修课成绩,Grade,组成，其中,(Sno, Cno),为主码。,CREATE,TABLE SC,(,Sno,CHAR(5) ,Cno,CHAR(3) ,Grade int,Primary key (Sno, Cno);,/,表级完整性约束,FOREIGN KEY,(,Sno,),REFERENCES,Student,(,Sno,),FOREIGN KEY,(,Cno,),REFERENCES,Course,(,Cno ),);,97,常用完整性约束,主码约束：,PRIMARY KEY,唯一性约束：,UNIQUE,非空值约束：,NOT NULL,参照完整性约束,执行该语句后，便产生了学生基本表的表框架，此表为一个空表。,如果完整性约束条件涉及到该表的多个属性列，则必须定义在表级上，否则既可以定义在列级也可以定义在表级。,98,2,、删除基本表,DROP,TABLE ;,基本表删除,数据、表上的索引都删除,表上的视图往往仍然保留，,但无法引用,删除基本表时，系统会从数据字典中删去有关该基本表及其索引的描述,例,3,删除,Student,表,DROP TABLE,Student ;,99,3,、修改基本表,ALTER TABLE,语句可以对表添加列、删除列、修改列的定义、定义主码、外码，也可以添加和删除约束。,ALTER,TABLE ,ADD, ,完整性约束, ,DROP, ,MODIFY, ,；,：,要修改的基本表,ADD,子句,：,增加新列和新的完整性约束条件,DROP,子句,：,删除指定的完整性约束条件,MODIFY,子句,：,用于修改列名和数据类型,100,例,4,向,Student,表增加,“,入学时间,”,列，其数,据类型为日期型。,ALTER TABLE Student,ADD,Scome DATE,；,不论基本表中原来是否已有数据，新增加的列一律为空值。,101,删除属性列,间接删除,/,直接,把表中要保留的列及其内容复制到一个新表中,删除原表,再将新表重命名为原表名,例,5,：直接删除属性列,:(,新,),ALTER TABLE Student Drop Scome,；,102,例,6,将年龄的数据类型改为半字长整数。,ALTER TABLE Student,MODIFY,Sage SMALLINT,；,注：修改原有的列定义有可能会破坏已有数据,例,7,删除学生姓名必须取唯一值的约束。,ALTER TABLE Student,DROP UNIQUE(Sname),；,103,二、建立与删除索引,建立索引是加快查询速度的有效手段,建立索引,DBA,或表的属主（即建立表的人）根据需要建立,有些,DBMS,自动建立以下列上的索引,PRIMARY KEY,UNIQUE,维护索引,DBMS,自动完成,使用索引,DBMS,自动选择是否使用索引以及使用哪些,索引,104,1,、建立索引,例,8,为学生,-,课程数据库中的,Student,，,Course,表建立索引。其中,Student,表按学号升序建唯一索引，,Course,表按课程号升序建唯一索引。,CREATE UNIQUE INDEX Stusno,ON Student(Sno),；,CREATE UNIQUE INDEX Coucno,ON Course(Cno),；,105,2,、删除索引,DROP INDEX ,；,删除索引时，系统会从数据字典中删去有关该索引的描述。,例,9,删除,Student,表的,Stusno,索引。,DROP INDEX Stusno,；,106,简单的,SQL,查询与关系代数的联系：,-,SELECT,A1,A2,An,FROM T1,T2,.,Tk,WHERE,F;,相当于：,A1,A2,An,F,(T1T2 Tk),-,其中,F,是连接条件，与后面的广义笛卡儿集构成连接。,2.2.3,查 询,107,一、概述,语句格式,SELECT,ALL|DISTINCT,，,FROM,，,WHERE, ,GROUP BY,HAVING, ,ORDER BY, ASC|DESC ,；,108,SELECT,子句,：指定要显示的属性列,FROM,子句,：指定查询对象,(,基本表或视图,),WHERE,子句,：指定查询条件,GROUP BY,子句：,对查询结果按指定列的值分组，该属性列值相等的元组为一个组。通常会在每组中作用集函数。,HAVING,短语,：筛选出只有满足指定条件的组,ORDER BY,子句,：对查询结果表按指定列值的升序或降序排序,109,示例数据库,学生,-,课程数据库,学生表：,Student(Sno,，,Sname,，,Ssex,，,Sage,，,Sdept),课程表：,Course(Cno,，,Cname,，,Cpno,，,Ccredit),学生选课表：,SC(Sno,，,Cno,，,Grade),110,二、 单表查询,查询仅涉及一个表，是一种最简单的查询操作,1,、选择表中的若干列,2,、选择表中的若干元组,3,、对查询结果排序,4,、使用集函数,5,、对查询结果分组,111,1,、选择表中的若干列,（,1,）查询指定列,例,1,查询全体学生的学号与姓名。,SELECT Sno,，,Sname,FROM Student,；,112,（,2,）查询全部列,例,2,查询全体学生的详细记录。,SELECT Sno,，,Sname,，,Ssex,，,Sage,，,Sdept,FROM Student,；,或,SELECT,*,FROM Student,；,113,（,3,）查询经过计算的值,SELECT,子句的,为表达式,算术表达式,字符串常量,函数,列别名,114,例,3,查询全体学生的姓名、出生年份和所有,系，要求用小写字母表示所有系名。,SELECT Sname,，,Year of Birth: ,，,2009-Sage,，,ISLOWER(Sdept),FROM Student,；,115,输出结果：,Sname Year of Birth: 2009-Sage ISLOWER(Sdept),- - - -,李勇,Year of Birth: 1986 cs,刘晨,Year of Birth: 1987 is,王名,Year of Birth: 1988 ma,张立,Year of Birth: 1987 is,116,2,、选择表中的若干元组,（,1,）消除取值重复的行,在,SELECT,子句中使用,DISTINCT,短语,假设,SC,表中有下列数据,Sno Cno Grade,- - -,95001 1 92,95001 2 85,95001 3 88,95002 2 90,95002 3 80,117,例,4,查询选修了课程的学生学号。,(1) SELECT Sno,FROM SC;,或,SELECT,ALL,Sno,FROM SC;,结果：,Sno,-,95001,95001,95001,95002,95002,(2) SELECT,DISTINCT,Sno,FROM SC;,结果：,Sno,-,95001,95002,118,比较大小,在,WHERE,子句的,中使用比较运算符,=,，,，,=,，,=,，,!=,或,逻辑运算符,NOT +,比较运算符,（,2,）查询满足条件的元组,119,例,5,查询所有年龄在,20,岁以下的学生姓名及其,年龄。,SELECT Sname,，,Sage,FROM Student,WHERE,Sage 20,；,120,确定范围,使用谓词,BETWEEN AND ,NOT BETWEEN AND ,例,6,查询年龄在,2023,岁（包括,20,岁和,23,岁,）,之间的学生的姓名、系别和年龄。,SELECT Sname,，,Sdept,，,Sage,FROM Student,WHERE Sage,BETWEEN,20,AND,23,；,121,确定集合,使用谓词,IN , NOT IN ,：用逗号分隔的一组取值,例,7,查询信息系,（,IS,）、,数学系,（,MA,）,和计,算机科学系,（,CS,）,学生的姓名和性别。,SELECT Sname,，,Ssex,FROM Student,WHERE,Sdept,IN,( IS,，,MA,，,CS );,122,字符串匹配,(,模糊查询,),%,(,百分号,),代表任意长度（长度可以为,0,）的字符串,例：,a%b,表示以,a,开头，以,b,结尾的任意长度的字符串。如,acb,，,addgb,，,ab,等都满足该匹配串,_,(,下横线,),代表任意单个字符,例：,a_b,表示以,a,开头，以,b,结尾的长度为,3,的任意字符串。如,acb,，,afb,等都满足该匹配串,123,例,8,查询所有姓刘学生的姓名、学号和性别。,SELECT Sname,，,Sno,，,Ssex,FROM Student,WHERE Sname,LIKE,刘,%,；,例,9,查询姓,“,欧阳,”,且全名为三个汉字的学,生的姓名。,SELECT Sname,FROM Student,WHERE Sname,LIKE,欧阳,-,-,；,124,涉及空值的查询,使用谓词,IS NULL,或,IS NOT NULL,“IS NULL”,不能用,“,= NULL”,代替,例,10,某些学生选修课程后没有参加考试，所以有选课记录，但没有考试成绩。查询缺少成绩的学生的学号和相应的课程号。,SELECT Sno,，,Cno,FROM SC,WHERE Grade,IS NULL,；,125,3,、对查询结果排序,使用,ORDER BY,子句,可以按一个或多个属性列排序,升序：,ASC,；降序：,DESC,；缺省值为升序,当排序列含空值时,ASC,：排序列为空值的元组最后显示,DESC,：,排序列为空值的元组最先显示,126,例,11,查询选修了,3,号课程的学生的学号及其,成绩，查询结果按分数降序排列。,SELECT Sno,，,Grade,FROM SC,WHERE Cno= 3 ,ORDER BY,Grade,DESC,；,127,查询结果,Sno Grade,- -,95020,95024,95007 92,95003 82,95010 82,95009 75,95014 61,95002 55,128,4,、使用集函数,5,类主要集函数,计数,COUNT,（,DISTINCT|,ALL, *,）,COUNT,（,DISTINCT|,ALL, ,）,计算总和,SUM,（,DISTINCT|,ALL, ,）,计算平均值,AVG,（,DISTINCT|,ALL, ,）,129,求最大值,MAX,（,DISTINCT|,ALL, ,）,求最小值,MIN,（,DISTINCT|,ALL, ,）,DISTINCT,短语,：,在计算时要取消指定列中的重复值,ALL,短语,：,不取消重复值,ALL,为缺省值,130,例,12,查询学生总人数。,SELECT,COUNT(*),/空值也统计，只有