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第二章 关系数据库

课时分配:6课时

(一)教学要求 

关系模型和关系数据库是《数据库系统概论》一书的重点,在全书中占有较大的篇幅(包括第二、三、四、五章),因此,掌握本章的关键内容是学习后续各章的基础。这是因为关系数据库系统是目前使用最广泛的数据库系统。20世纪70年代以后开发的数据库管理系统产品几乎都是基于关系的。更进一步,数据库领域近30年来的研究工作也主要是关系的。在数据库发展的历史上,最重要的成就是关系模型。关系数据库系统与非关系数据库系统的区别是,关系系统只有“表”这一种数据结构;而非关系数据库系统还有其他数据结构,对这些数据结构有其他的操作。关系理论的确立标志着关系数据库系统的基础研究已经接近顶峰。关系数据库系统已经占据了数据库系统的市场。
  本章系统讲解了关系数据库的重要概念,包括关系模型的数据结构、关系的完整性以及关系操作。介绍了用代数方式或逻辑方式来表达的关系语言即关系代数、元组关系演算和域关系演算。在这一章从具体到抽象,先讲解了实际的语言ALPHA(元组关系演算语言)和QBE(域关系演算语言),然后讲解了抽象的元组关系演算和域关系演算。
  (1) 需要了解的内容:了解关系数据库理论产生和发展的过程。了解关系数据库产品的发展及沿革。关系演算的概念。域关系演算语言不包括在本科教学大纲内。
  (2) 需要掌握的内容:掌握关系模型的三个组成部分及各部分所包括的主要内容;牢固掌握关系数据结构及其形式化定义;关系的三类完整性约束的概念。
  (3) 需要举一反三的内容:关系代数(包括抽象的语言及具体的语言);关系代数中的各种运算(包括并、交、差、选择、投影、连接、除、及广义笛卡尔积等)、元组关系演算语言ALPHA及域关系演算语言QBE等,能够使用这些语言完成各种数据操纵。   

4)重点内容:关系、关系模式和关系数据库;关系的实体完整性和参照完整性;并、交、差、笛卡尔积、选择、投影、连接和除。
  (5)难点内容:本章的难点在于关系的参照完整性;笛卡尔积、连接和除。由于关系代数较为抽象,因此在学习的过程中一定要结合具体的实例进行学习。同时,要注意把握由具体语言到抽象语言的原则,即通过对具体语言如ALPHAQBE的学习过渡到对抽象的关系演算的把握。

(二) 课程内容   

2.1 关系模型概述   

1)关系模型的组成:单一的数据结构——关系、关系操作、关系的完整性约束。

2)关系模型中数据的逻辑结构:一张二维表。

3)关系操作:包括并、交、差、笛卡尔积、选择、投影、连接和除等查询操作和增加、删除、修改操作。

4)关系数据语言:关系代数语言、关系演算语言和介于两者之间的语言SQL

5)关系的三类完整性约束:实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。   

2.2 关系数据结构及形式化定义   

1)关系数据结构的形式化定义:包括域、笛卡尔积、关系、属性、主码、主属性非码属性、全码等。

2)基本关系的六条性质:列是同质的(Homogeneous);不同的列可出自同一个域; 列的顺序无所谓;任意两个元组不能完全相同;行的顺序无所谓;分量必须取原子值。

3)关系模式的定义:是对关系的描述,是一个5元组,形式化地表示为R(UDdomF)

4)关系数据库:在一个给定的领域中,所有实体和实体之间联系的关系的集合。    

教学方法:强调关系数据库也有型和值之分。   

2.3 关系完整性   

1)实体完整性规则:若属性A是基本关系R的主属性,则属性A不能取空值。

教学方法:通过实例讲解实体完整性规则。    

2)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RS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。   

教学方法:通过实例讲解参照完整性规则,重点介绍外码、参照关系和被参照关系的概念。   

3)用户定义完整性:就是针对某一具体关系数据库的约束条件,它反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。   

2.4 关系代数

1)关系代数:用对关系的运算来表达查询,运算符包括集合运算符、专门的关系运算符、算术比较符和逻辑运算符。

2)传统的集合运算:包括ÈÇ、¾和´等传统的集合运算,举例说明。

3)专门的关系运算:选择、投影、连接和除等运算,举例说明。

教学方法:讲解连接时,注意区分连接、等值连接和自然连接的概念。

2.5 关系演算

1)关系演算:以数理逻辑中的谓词演算为基础;按谓词变元的不用,可以分为元组关系演算和域关系演算。

2)元组关系演算语言ALPHA:语句的基本格式、检索操作、更新操作(修改操作、插入操作、删除操作)。

教学方法:复习《离散数学》中存在量词、全称量词、蕴涵的概念以及元组关系演算公式中的等价规则。举例讲解元组关系演算的基本操作。

3)域关系演算语言QBE:检索操作、更新操作(修改操作、插入操作、删除操作),达到识记层次。

(三)思考题

1.试述关系模型的三个组成部分。

2.定义并理解下列术语,说明它们之间的联系与区别。

(1)     笛卡尔积  关系  元组  属性

(2) 主码  候选码   外码

(3) 关系  关系模式  关系数据库

3.试述关系模型的完整性规则。在参照完整性中,为什么外部码属性的值也可以为

空?什么情况下才可以空?

4.试述等值连接和自然连接的区别和联系。

5.试述关系数据语言的特点和分类。

 


 
 
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