数据库应用技术SQLServer2005课件.ppt

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1、数据库应用技术 SQL Server 2005,湖南信息科学职业学院,SQL Server 2005,第2章 关系数据库,能力目标： 能运用关系数据模型的基本知识将概念模型转换为关系模型。 能应用关系规范化方法对关系模型进行规范化和优化。 能够根据完整性规则对关系模型进行实体完整性、用户定义完整性和参照完整性的设计。 初步认识SQL语言和T-SQL语言。 任务设计： 将项目的E-R数据模型转换为关系模型。 对转换的关系模型进行规范化（3NF）和优化。 根据项目需求进行主码设置、外码设置和约束设置。,SQL Server 2005,第2章 关系数据库,知识要求： 关系数据模型的基本定义和基本术语

2、。 关系的集合运算并、交、差和笛卡尔积。 关系的投影、选择和连接运算。 关系模型完整性规则的概念。 概念模型到关系模型转换的基本方法。 关系规范化的基本概念和关系的规范化方法。,SQL Server 2005,2.1 关系模型概述,1,SQL Server 2005,2.1.1 关系模型组成要素,关系数据结构 数据结构是所研究的对象类型的集合。 关系操作集合 数据操作是指对数据库中各种数据对象允许执行的操作的集合。 关系完整性约束 数据的约束条件是一组完整性规则的集合。,SQL Server 2005,2.1.3 关系模型的特点,数据结构单一或模型概念单一化 实体和实体之间的联系用关系表示 关

3、系的定义也是关系（元关系） 关系的运算对象和运算结果还是关系 采用集合运算 关系是元组的集合，所以对关系的运算就是集合运算 运算对象和结果都是集合，可采用数学上的集合运算 数据完全独立 只需告诉系统“做什么”，不需要给出“怎么做” 程序和数据各自独立 数学理论支持 有集合论、数理逻辑做基础 以数学理论为依据对数据进行严格定义、运算和规范化,SQL Server 2005,2.2 关系数据结构,关系,1,关系术语,2,关系术语与其他术语的对照,3,SQL Server 2005,2.2.1 关系,关系的基本定义 关系是满足一定条件的二维表，称为关系（relation），在关系模型中， 无论概念世

4、界中的实体还是实体之间的联系均由关系（表）来表示。 例如：学生情况表 Student，表2-1 。,SQL Server 2005,2.2.2 关系术语,关系术语 关系：每个二维表称为一个关系 例如：学生情况表Student 关系型：表的所有列标题，描述实体或联系的型 例如：(SID,Sname,Sex,Birthday,Specialty) 关系值：表的列对应的数据，描述实体或联系的值 例如：2005216003 ，郭洪亮，男，1986年4月， 电子商务 2005216004 ，吕珊珊，女，1987年10月，计算机网络 元组：表中的一行，描述一个实体或联系 例如：2005216004，吕珊珊

5、，女，1987年10月，计算机网络,SQL Server 2005,2.2.2 关系术语,关系术语 属性：表中的一列的标题 例如：SID，Sname 属性值：表中的一列对应的数据，描述实体或联系的特征 例如：2005216003，郭洪亮 域：属性的取值范围 主码：表中的某个属性或属性组，能惟一确定一个元组，即确定一个实体 例如：SID 关系模式：对关系的描述，表示为关系名（属性1，属性2， ，属性n） 例如：Student(SID,Sname,Sex,Birthday,Specialty) Course(CID, Cname,Credit） SC(SID, CID,Grade),SQL Ser

6、ver 2005,2.2.2 关系术语,关系术语 候选码（Candidate Key）：若关系中的某一属性或属性组的值能惟一的标识一个元组，则称该属性或属性组为候选码，候选码可以有多个。 例如：关系Student中的属性SID和Sname（假设没有重名的学生），关系SC中的属性组SID, CID 外码（Foreign Key，FK）：一个关系中的属性或属性组不是本关系的主码，而是另一关系的主码，则称该属性或属性组是该关系的外码。也称为外关键字。 例如：关系SC中的属性SID和CID 主属性：能作为候选码的属性。 例如：关系Student中的属性SID 和Sname（假设没有重名的学生），关系S

7、C中的属性SID和CID 非主属性：除了主属性的其他属性。 例如：关系Student中的属性Sex，Birthday，Specialty 关系SC中的属性SID和CID,SQL Server 2005,2.2.3 关系术语与其他术语的对照,SQL Server 2005,2.3 关系数据操作,关系数据操作是以关系代数为基础的，用对关系的运算来表达各种操作。一类是传统的集合运算：并、交、差等，另一类是专门用于数据库操作的的关系运算：选择、投影和连接等。,SQL Server 2005,2.3.1 传统的集合运算,设：有两个关系R和S，具有相同的结构，t是元组变量，关系R为喜欢跳舞的学生，S为喜欢

8、唱歌的学生。,SQL Server 2005,2.3.1 传统的集合运算,并（Union） 公式：RS=ttR t S 语义：t 元组属于R或者属于S。 例2-1：喜欢跳舞或喜欢唱歌的学生， RS的关系如表2-5所示。,SQL Server 2005,2.3.1 传统的集合运算,差（Difference） 公式：RS=ttR tS 语义：t 元组属于R，但不属于S。 例2-2：喜欢跳舞但是不喜欢唱歌的学生，RS的关系如表2-6所示。,SQL Server 2005,2.3.1 传统的集合运算,交（Intersection） 公式：RS=ttR t S 语义：t 元组属于R并且属于S。 例2-3

9、：既喜欢跳舞也喜欢唱歌的学生，RS的关系如表2-7所示。,SQL Server 2005,2.3.1 传统的集合运算,笛卡尔积（Cartesian Product） 设：关系R为n列（n个属性），k1行（k1个元组）； 关系S为m列（m个属性），k2行（k2个元组）。 公式：RS=tRtS tR R tS S 语义：笛卡尔积仍是一个关系，该关系的结构是R和S结构之连接，即前n个属性来自R，后m个属性来自S，该关系的值是由R中的每个元组连接S中的每个元组所构成元组的集合。 注意：新关系的属性个数等于n+m，元组个数等于k1*k2。,SQL Server 2005,2.3.1 传统的集合运算,例2

10、-4 ：设关系R和S如表2-8和表2-9所示，RS如表2-10所示。,SQL Server 2005,2.3.2 专门的集合运算,投影（Projection） 设：t是关系R中的一个元组，A是要从R中投影出的属性子集。 公式：A(R)= t.At R 语义：从关系R中按所需顺序选取若干个属性构成新关系。 注意：新关系的元组数小于等于原关系的元组数,新关系的属性数不多于原关系中的。,SQL Server 2005,2.3.2 专门的集合运算,例2-5：列出学生情况表R（表2-11）的学生姓名和性别的情况，投影运算结果如表2-12所示。,SQL Server 2005,2.3.2 专门的集合运算,

11、选择（Selection） 设：t是关系R中的一个元组，F(t)为元组逻辑表达式。 公式：F(t)(R)= ttR F(t)=true 语义：从关系中找出满足条件的那些元组称为选择。 注意：运算结果的元组数不多于原关系中的元组数。 例2-6：在学生情况表2.10 R中选择出男生，如表2-13所示。,SQL Server 2005,连接（Join） 设：A，B分别是关系R和S中的属性，t是连接关系中的一个元组。 公式：R S=R.AS.B ( RS) AS 语义：两个关系R和S按相应属性值的比较条件连接起来，生成一个新关系，也称为连接。 等值连接 RS选择（为） 按照两关系中对应属性值相等的条件

12、所进行的连接 自然连接 等值连接去重复属性 记作：R S,2.3.2 专门的集合运算,SQL Server 2005,2.3.2 专门的集合运算,例2-7：设学生、选课和课程表如表2-14、表2-15、表2-16所示，学生选课的情况为S SC C的结果，如表2-17所示。,SQL Server 2005,2.3.2 专门的集合运算,自然连接结果如下：,SQL Server 2005,2.3.3 综合运算,例：查询出赵成刚的学号，所选课程号和成绩。 (SID(Sname= 赵成刚(S) SC 运算结果如下表所示：,注意：按照选择 投影 连接的运算顺序可以减少运算时间，避免增加时间复杂性。,SQL

13、 Server 2005,2.4 关系完整性,实体完整性（Entity Integrity） 规则：若属性A是基本关系R的主码，则属性A不能取空值。 例如：建立一个课程情况表（Course），属性学号CID为主码，惟一 且不能为空值。 CREATE TABLE Course ( CID char(8) NOT NULL PRIMARY KEY, -实体完整性控制 Cname nchar(30) NULL, Credit decimal(3,1) NULL, ）,SQL Server 2005,2.4 关系完整性,参照完整性（Reference Integrity） 规则：参照关系（子表）的外码

14、取值不能超出被参照关系（父表）的主码取值。 例如：建立一个学生选课表（SC）。SC是参照关系，Student是被参照关系，SC中外码SID的值或者为空或者等于Student中主码SID的值。 CREATE TABLE SC ( SID char(10) NOT NULL, CID char(8) NOT NULL, Grade numeric(5,1) NULL, PRIMARY KEY(SID,CID), FOREIGN KEY(SID) REFERENCES Student(SID) -参照完整性控制 ),SQL Server 2005,2.4 关系完整性,域（用户）定义完整性 约束：属性

15、取值满足某种条件或函数要求 例如：建立一个学生情况表（Student），属性性别Sex的取值必须 满足为男或女。 CREATE TABLE Student ( SID char(10) PRIMARY KEY, -实体完整性控制 Sname char(8) NOT NULL, Sex char(2) NULL CHECK(Sex=男 OR Sex=女), -域完整性控制 Birthday datetime NULL, Specialty varchar(26) NULL, ),SQL Server 2005,2.4 关系完整性,完整性规则检查 为了维护数据库中数据的完整性，在对关系数据库执行插

16、入、删除 和修改操作时，要检查是否满足完整性规则。,实体完整性规则：检查主码属性上的值是否已经存在。 若不存在，可以执行插入操作，否则不能执行插入操 作。,参照完整性规则：向参照关系插入，检查外码属性 上的值是否在被参照关系的主码属性值中存在。若 存在，可以执行插入操作，否则不能执行插入操作。,户定义完整性规则：检查输入数据是否符合用户定 义的完整性规则。若符合，可以执行插入操作，否 则不能执行插入操作。,插入,SQL Server 2005,2.4 关系完整性,删除 参照完整性规则：删除被参照关系中的行，检查其主码是否被参 照关系的外码引用， 若没被引用：删除 若被引用：拒绝删除 空值删除（

17、外码改为空值） 级联删除（参照关系中的相应行一起删除） 修改 等价：先删除，后插入（以上两种情况的综合）,SQL Server 2005,2.5 E-R模型到关系模型的转换,实体（E）转换为关系模式,1,2,联系（R）转换为关系模式,SQL Server 2005,2.5.1 实体（E）转换为关系模式的方法,一个实体转换为一个关系模式，实体的属性就是关系的属性，实体的码就是关系的码。 例如：学生实体转换为关系模式,SQL Server 2005,2.5.2 联系（R）转换为关系模式的方法,一对一 将联系与任意端实体所对应的关系模式合并，加入另一端实体的码和联系的属性。 例如：实体学校（学校编号

18、，名称） 与校长（编号，姓名）之间的任职联 系是1：1的联系。,SQL Server 2005,2.5.2 联系（R）转换为关系模式的方法,学校（学校编号，名称） 校长（编号，姓名，学校编号，任职日期）,SQL Server 2005,SQL Server 2005,将图中E-R图转换为关系模型。,方案1：“负责”与“职工”两关系合并： 职工（职工号，姓名，年龄，产品号）； 产品（产品号，产品名，价格）； 方案2：“负责”与“产品”两关系合并： 职工（职工号，姓名，年龄）； 产品（产品号，产品名，价格，职工号）.,SQL Server 2005,2.5.2 联系（R）转换为关系模式的方法,一对

19、多 将联系与n端实体所对应的 关系模式合并，加入1端实体的码 和联系的属性。 例如：图书实体和读者类型实体的联系 是1:n的。,SQL Server 2005,2.5.2 联系（R）转换为关系模式的方法,属于类型（R） 借阅数量 n:1,Reader(RID,Rname, TypeID, Lendnum ) ReaderType(TypeID, Typename,LimitNum, LimitDays),SQL Server 2005,【例3-2】将含有1:n联系的E-R图转换为关系模型。,仓库（仓库号，地点，面积）； 产品（产品号，产品名，价格，仓库号，数量）.,SQL Server 200

20、5,2.5.2 联系（R）转换为关系模式的方法,多对多 将联系转换成一个关系模式。该联系相连的各实体的码和联系本身的属性转换为关系的属性。 例如：教务管理中选课的E-R模型如图所示，学生和课程的联系是多对多的。,SQL Server 2005,2.5.2 联系（R）转换为关系模式的方法,选课（R） 成绩 n:m,Student(SID,Sname,Sex,Birthday,Specialty) Course(CID, Cname,Credit） SC(SID, CID,Grade),SQL Server 2005,2.4 关系规范化,不规范：产生数据冗余，带来很多问题。 规范：提高数据的结构化

21、、共享性、一致性和可操作性。 范式：规范化的程度，级别。 规范化：在关系数据库中的每个关系都需要进行规范化，使之达到一定的规范化程度。,SQL Server 2005,2.6.1 第一范式1NF（First Normal Form）,定义：所有属性不可再分，即原子属性。记作：R1NF 例如：设一个通信录，电话属性需要再分，达不到1NF。,SQL Server 2005,2.6.1 第一范式1NF（First Normal Form）,问题：不是二维表，不够1NF 解决方法1：在属性上展开,SQL Server 2005,2.6.1第一范式1NF（First Normal Form）,解决方法2

22、：分解为二个关系,SQL Server 2005,2.6.2第二范式2NF（Second Normal Form）,定义 所有非主属性完全依赖每个候选关键字。记作R2NF 或：取消部分依赖。 假设：有一个教师授课的关系模式。 TC(TNO,Tname,Title,ADDR,CNO,Cname,Level,Credit) PK：（TNO, CNO）,SQL Server 2005,2.6.2第二范式2NF（Second Normal Form）,问题 数据冗余（不同课程同一任教的教师名等） 更新异常（冗余带来的不一致） 插入异常（没课的教师关键字无值不允许插入） 删除异常（没课的教师要删除，致使

23、删除有关记录）,SQL Server 2005,2.6.2 第二范式2NF（Second Normal Form）,原因 关系属性之间存在部分函数依赖，不够2NF。 主码（TNO, CNO）决定Cname,Level,Credit，但是存在 主码的一部分CNO就可以决定Cname,Credit。 （TNO, CNO）Cname,Credit (CNO) Cname, Credit,SQL Server 2005,2.6.2第二范式2NF（Second Normal Form）,解决办法 拆分：原则是概念单一，完整（无损） 上述达不到2NF的关系分解如下： 多 T （TNO,Tname,Titl

24、e,ADDR） 对 TC（TNO,CNO,Level） 多 C( CNO,Cname,Credit),SQL Server 2005,2.6.3第三范式3NF（Third Normal Form）,定义 所有非主属性都不传递函数依赖每个候选关键字。记作：R3NF 或：取消传递依赖 假设：为图书管理系统的数据模式Book增加一个属性ISBN。 Books (BID,ISBN,Bname,Author, PubComp, PubDate,Price) PK：BID,SQL Server 2005,2.6.3 第三范式3FN（Third Normal Form）,定义 所有非主属性都不传递函数依赖每

25、个候选关键字。记作：R3NF 或：取消传递依赖 假设：为图书管理系统的数据模式Book增加一个属性ISBN。 Books (BID,ISBN,Bname,Author, PubComp, PubDate,Price) PK：BID,SQL Server 2005,2.6.3第三范式3NF（Third Normal Form）,问题 数据冗余（图书馆多本书同一出版社，书名等） 更新异常（冗余带来的不一致） 插入异常（图书馆没有购进的书的出版情况不允许插入） 删除异常（图书馆丢失删除的书，致使删除该书的有关出版情况）,SQL Server 2005,2.6.3 第三范式3NF（Third Norm

26、al Form）,原因 关系属性之间存在传递函数依赖，不够3FN。 存在：BIDISBN, ISBNBname,Author, PubComp, PubDate,Price X Y , Y Z，YX X传递决定Z或Z函数依赖于X,SQL Server 2005,2.6.3 第三范式3NF（Third Normal Form）,解决办法 拆分：原则是概念单一，完整（无损）。 上述达不到3NF的关系分解如下： m Books（BID,ISBN） FK:ISBN 对 BooksType (BID,ISBN) 联系可以通过加外码省略 Type (ISBN,Bname,Author,PubComp,Pu

27、bDate,Price),SQL Server 2005,2.6.4 BC范式BCNF（BoyceCodd Normal Form）,定义：所有属性都不传递依赖每个候选关键字，记作：RBCNF。 由于关系规范化理论较深，此处不再赘述，读者可以根据实际设计加以体会。,SQL Server 2005,2.7 小结,1 关系数据库与关系模型概述 关系数据库用关系模型来组织数据。 关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性规则三部分组成。 2 关系模型 (1) 数据结构 基本定义：二维表 基本术语：关系，关系名，关系型，关系值，元组，属性名，属性值，主码，外码 (2) 操作集合 传统的集合运算：

28、并，交，差，笛卡尔积。 专门的关系运算：A(R)投影，F(t)(R)选择，R S 自然连接。 (3) 完整性规则 实体：主码，参照：外码，域：逻辑表达式或函数。,SQL Server 2005,2.7 小结,3 E-R模型到关系模型的转换 实体关系：实体的属性就是关系的属性 联系关系： 1对1：联系与任意端实体所对应的关系模式合并，加入另一端实体的码和联系的属性。 1对n：联系与n端实体所对应的关系模式合并，加入1端实体的码和联系的属性。 n对m：联系转换成一个关系模式，该联系相连的各实体的码和联系本身的属性转换为关系的属性。 4 关系规范化 1NF：原子属性，2NF：不存在部分函数依赖，3NF：不存在传递函数依赖。,Thank You !,