关系数据模型

关系模式

基本术语

• 关系: 二维表;
• 列: 关系的列;
• 模式: 关系名极其属性的集合;
• 元组: 关系中处属性行之外的其他行;
• 分量: 元组中的对应属性值;
• 域: 分量的类型;
• 实例: 给定关系中元组的集合;
• 键: 定义在键上的属性值唯一;

SQL 中的关系

• 表: 存储的关系, 用于能对其元组进行查询和更新;
• 视图: 通过计算定义的关系;
• 临时表: 执行 SQL 是临时构造;

数据类型

• 可变长度/固定长度字符串;
• 可变长度/固定长度位串;
• 布尔值;
• 整数类型;
• 浮点类型;
• 日期;
• 时间;

键的声明

• 键的属性值唯一;
  • PRIMARY KEY: 属性值不能为 NULL;
  • UNIQUE: 属性值可以为 NULL;

代数查询语言

关系代数概述

• 关系操作: 交/并/差;
• 去除行/列的操作: 选择/投影;
• 组合元组的操作: 笛卡尔积/连接;
• 重命名操作;

集合操作

• 设两个关系 R 和 S;
• 并: 结果元素来自 R 或 S;
• 交: 结果元素 R 和 S 都存在;
• 差: R - S 为 R 中存在但 S 中不存在;

投影

• $\pi$
• 从关系 R 生成新关系 S;
• S 只包含 R 的部分列;

选择

• $\sigma_C$;
• 从关系 R 中生成一个 R 的元组的子集;

笛卡尔积

• 设两个关系 R 和 S;
• R 和 S 的笛卡尔积 ($R \times S$) 是一个有序对的集合;
  • 有序对的前半部分是 R 中的任一元组;
  • 有序对的后半部分是 S 中的任一元组;

自然连接

• 设两个关系 R 和 S;
• R 和 S 的自然连接 ($R \Join S$) 将 R 和 S 的所有共有属性且属性值相同的元组配对;

$\theta$ 连接

• 设两个关系 R 和 S;
• R 和 S 满足条件 C 的 $\theta$ 连接 ($R \Join_C S$);
  • 首先得到 R 和 S 的笛卡尔积;
  • 从笛卡尔积寻找满足条件 C 的元组;

命名和重命名

• 修改属性名;

操作之间的联系

• 一些关系代数操作可以使用其他关系代数操作表示;
• 六个操作无法被其他操作表示;
  • 并/差/选择/投影/笛卡尔积/重命名;

$R \cap S = R-(R-S)$ $R \Join_C S = \sigma_C(R\times S)$ $R \Join S = \pi_L(\sigma_C(R\times S))$

关系上的约束

引用完整性约束

• 规定某个关系出现的所有元组必须在另外一个关系出现;

键约束

• 关系任意元组键上的属性值不同;

其他约束

• 域约束;
  • 属性值的类型约束;
  • 属性值的长度约束;
  • 属性值的取值约束;
• ...;

包

包

• 同一个元组可以多次出现;

包的操作

• 包的操作将元组视为独立个体;
• 操作结果不必去除重复元组;
• 可以出现多个重复的元组;

包的拓展操作

消重复操作符

• 去重包中的重复元组;

聚集操作符

• 聚集操作符: 作用于包的列, 进行求和/平均等操作;

分组操作符

• 根据若干列属性上的属性值将元组分组;

拓展投影

• 投影的拓展;
• 以列为单元进行计算, 可以产生新的列;

排序算子

• 根据若干属性进行排序;

外连接

悬浮元组

• 连接中无法匹配的元组;

外连接符

• 在连接的基础上;
• 悬浮元组使用 null 补齐;

左外连接和右外连接

• 左外连接: 只对左表进行 null 补齐;
• 右外连接: 只对右表进行 null 补齐;