緒論

概念間的關(guān)系

數(shù)據(jù)->數(shù)據(jù)庫->數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)->數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫的歷史

人工管理階段 -> 文件系統(tǒng)階段 -> 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：三級模式、二級映射

• 外模式：用戶
• [概念]模式
• 內(nèi)模式：數(shù)據(jù)庫的物理存儲

信息和數(shù)據(jù)

信息抽象于現(xiàn)實(shí)，可用E-R圖描述，包括：

• 實(shí)體 entity ：具體的事物 或 抽象概念 或 他們之間的聯(lián)系
• 實(shí)體集 entity set
• 屬性 attribute
• 屬性域 domain ：屬性的取值范圍
• 碼 key ：唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性（集）
• 實(shí)體型 entity type
• 聯(lián)系 relationship
  不同實(shí)體型之間有三種聯(lián)系：1:1，1:n，m:n （可以沒有）

數(shù)據(jù)由信息轉(zhuǎn)化，對應(yīng)計算機(jī)，包括：

• 字段 field 或數(shù)據(jù)項 data item：標(biāo)記實(shí)體的屬性
• 記錄 record
• 記錄型
• 文件
• 碼 key

數(shù)據(jù)模型

分類：層次模型 hierarchical model ，網(wǎng)狀模型 network model，關(guān)系模型 relational model ，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 object oriented data model ，對象關(guān)系數(shù)據(jù)模型，半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型等
操作：增刪改查
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

• 碼、主關(guān)鍵字 primary key：唯一標(biāo)識
• 域 domain
• 行=元組 tuple =記錄
• 列=屬性 attribute =字段
• 主屬性包括主碼、候選碼
• 分量

完整性約束：實(shí)體完整性、參照完整性、用戶定義完整性（用戶自定義域）

關(guān)系模型

描述：關(guān)系名（屬性1，屬性2，……屬性n）
關(guān)系的每一個分量必須是不可分的數(shù)據(jù)項

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

• 域 domain
  值域，表示屬性的取值范圍
  域中所包含的值的個數(shù)稱域的基數(shù)(m)
• 笛卡爾積 cartesian product
  $D_1\times D_2=\{(d_1,d_2)|d_i\in D_i\}$
  $(d_1,d_2)$為 [二]元組，其中的每一個值叫做分量
  笛卡爾積的基數(shù)是各域的基數(shù)之積
• 關(guān)系 relation
  笛卡爾積的子集叫在域D1,…Dn上的關(guān)系，表示為$R(D_1,D_2,...,D_n)$
  R是關(guān)系的名字，n是關(guān)系的目或度
  若關(guān)系中，某一屬性組的值能唯一地標(biāo)識一個元組，而其子集不能，則稱候選碼，候選碼的諸屬性稱為主屬性。候選碼可只包含一個屬性，也可能包含全部屬性，此時稱為全碼。
  從候選碼中選出一個來作為主碼，主碼也可以是多個屬性共同構(gòu)成的。
  外部碼，在本關(guān)系中不是碼，但是其他某一關(guān)系的碼。
  笛卡爾積沒有意義，其子集才有意義。關(guān)系必須是有限集合。
  關(guān)系可有：基本表（實(shí)際）、查詢表、視圖表（虛表）

關(guān)系完整性

• 實(shí)體完整性 entity integrity
  主屬性不能取空
• 參照完整性 referential integrity
  屬性F是關(guān)系R的屬性但不是R的碼，K是關(guān)系S的主碼，F與K定義在同一個域上（相對應(yīng)），則F是R的外部碼，R是參照關(guān)系，S是被參照關(guān)系（目標(biāo)關(guān)系），R中任一元組在F上的值為：F=S中某個元組的K值 或 空值
• 用戶定義完整性 user-defined integrity
  用戶自定義域

關(guān)系操作

增刪改查
查詢包括：選擇、投影、連接、除、并、差、交、笛卡爾積
標(biāo)粗的是基本操作，其他操作可以用五種基本操作來定義和導(dǎo)出

語言

• 關(guān)系代數(shù)語言 relational algebra 查詢 ISBL
• 關(guān)系演算語言 relational calculus 查詢 元組演算：ALPHA 域演算：QBE
• 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言 SQL(structured query language) 更加強(qiáng)大

只需要給出查詢，不需要考慮如何實(shí)現(xiàn)查詢

關(guān)系代數(shù)語言

集合運(yùn)算：

• 并union：R和S具有相同目n，且相應(yīng)屬性取自同一個域 R ∪ S = { t ∣ t ∈ R ∨ t ∈ S } R\cup S=\{t|t\in R\vee t\in S\} R∪S={t∣t∈R∨t∈S}
• 差except：R和S具有相同目n，且相應(yīng)屬性取自同一個域 R ? S = { t ∣ t ∈ R ∧ t ? S } R- S=\{t|t\in R\wedge t\notin S\} R?S={t∣t∈R∧t∈/S}
  從R中減去和S相同的
• 交intersection：R和S具有相同目n，且相應(yīng)屬性取自同一個域 R ∩ S = { t ∣ t ∈ R ∧ t ∈ S } R\cap S=\{t|t\in R\wedge t\in S\} R∩S={t∣t∈R∧t∈S}
• 廣義笛卡爾積 cartesian product：連接

引入表示符號：

• 關(guān)系$R(A_1,A_2,...,A_n)$
  有$t\in R,$其中t是元組
  $t[A_i]$表示元組t中的分量Ai
  A是屬性列/域列
  $\bar{A}$表示從關(guān)系中去掉A屬性后剩余的屬性組

• R是n目關(guān)系，S是m目關(guān)系，$t_r\in R,t_s\in S$
  是元組的連接 concatenation，是一個(n+m)列的元組

• 給定關(guān)系R(X,Z)，XZ為屬性組，定義當(dāng)t[X]=x時，x在R中的象集images set是 Z x = { t [ Z ] ∣ t ∈ R , t [ X ] = x } Z_x=\{t[Z]|t\in R,t[X]=x\} Zx?={t[Z]∣t∈R,t[X]=x}，它表示R中屬性組X上值為x的各元組在Z上分量的集合

關(guān)系運(yùn)算：

• 選擇運(yùn)算 selection/restriction：選擇元組 σ F ( R ) = { t ∣ t ∈ R ∧ F ( t ) = t r u e } \sigma_F(R)=\{t|t\in R\wedge F(t)=true\} σF?(R)={t∣t∈R∧F(t)=true}
  F是一個公式，由邏輯運(yùn)算符$\vee \wedge ?$連接算數(shù)表達(dá)式$><\ge \le =\ne$構(gòu)成
• 投影運(yùn)算projection：選擇列 π A ( R ) = { t [ A ] ∣ t ∈ R } \pi_A(R)=\{t[A]|t\in R\} πA?(R)={t[A]∣t∈R},取消重復(fù)行
• 連接運(yùn)算join：$R\underset{F}{?}S$
  • 等值連接：F中算數(shù)表達(dá)式是=，$R\underset{A=B}{?}S$
  • 自然連接（常用且默認(rèn)）：進(jìn)行比較的分量必須是相同的屬性，并且在結(jié)果中去掉重復(fù)的屬性$R?S$，會有懸浮元組消失
  • 半連接 ：自然連接后僅保留對R屬性的投影
  • 左外連接：若S中找不到匹配的元組，則不匹配的元素用空值匹配
  • 右外連接：若R中找不到匹配的元組，則不匹配的元素用空值匹配
  • 全外連接：所有不匹配的元組均用空值匹配
• 除：R(X,Y),S(Y,Z), R ÷ S = { t r [ X ] ∣ t r ∈ R ∧ Y X ? π Y ( S ) } R\div S=\{t_r[X]|t_r\in R\wedge Y_X\supseteq \pi_Y(S)\} R÷S={tr?[X]∣tr?∈R∧YX??πY?(S)}
  X的象集Yx包含S在Y上的投影

運(yùn)算之間的轉(zhuǎn)換：
$R\cap S=R?(R?S)或S?(S?R)$
$R÷S={\pi }_X(R)?{\pi }_X((T?{\pi }_Y(S)?R)$
此處應(yīng)看ppt