数据库——关系代数运算

关系代数与关系运算1

关系代数是一门抽象的查询语言,它用对关系的运算来表达查询。

运算对象、运算符、运算结果是运算的三大要素。关系代数的运算对象是关系,运算结果也是关系。


运算符

也分为五个基本运算符:并(∪)、差(-)、笛卡尔积(×)、投影(π)、选择(σ) 和一些扩展的关系代数:交(∩)、自然连接(∞)、除(÷)、赋值(←)等


五种基本运算符


两个关系(接下来要用上)


并运算(Union)

设R和S是n元关系,而且两者各对应属性的数据类型也相同。R和S的并操作定义为:

  R∪S = { t | t∈R∨t∈S }

条件:①等目、同元,即他们的属性数目必须相同 ②对任意i,r的第i个属性域和s的第i个属性域相同

如:Πname(instructor)∪Πname(student)

简单来说就是: R和S所有关系都组合在一起, 重复的就不写


并运算

选择运算(select)

σp (r)={ t | t ∈ r ∧ p (t) } 

p是选择操作,p用的是逻辑连接词,如∧、∨、┐

注:执行选择时,选择条件必须是针对同一元组中的相应属性值代入进行比较

简单来说就是: 把符合元组的拿出来


选择运算


第二个例子


投影运算(project)

Πa1,a2,a3...ak( r )

a1,a2等是属性名,r是关系名。其结果为保留此k列的值,并删除重复的行

投影运算

差运算(set difference)

r - s = { t | t ∈ r ∧ t ∉ s }

条件:①等目、同元,即他们的属性数目必须相同 ②对任意i,r的第i个属性域和s的第i个属性域相同(和并运算一样的条件)

简单来说就是:因为是R-S, 找R在S关系中没有的


差运算

笛卡尔乘积(cartesian product)

r x s = { t q } | t ∈ r ∧ q ∈ s }


图一(这是属性没有交集的情况)
图二(有交集的情况)

假设R的属性和S的属性没有交集就如图一,如果R和S的属性有交集,那么必须重命名这些有交集的属性

更名运算(rename)

ρx(a1,a2,a3...ak)(E)(对关系E及其属性都重命名)

返回表达式E的结果,并赋给它名字X,同时将属性重命名为A1,A2....An



例题

查询示例

例一:找出贷款额大于1200的元组

σ amount > 1200 (loan)

例二:找出贷款大于1200的贷款号

Π loan-number (σ amount > 1200 (loan) )

例三:找出有贷款或有账户两者兼有的所有客户姓名

Π customer-name (borrow) ∪ Π customer-name (depositor)

例四:找出至少有一个贷款及一个账户的客户姓名

Π customer-name (borrow) ∩ Π customer-name (depositor)

例五:找出Perryridge分支机构有贷款的顾客姓名

查询一:Π customer-name(σ branch-name="Perryridge"(σ borrow.loan-number = loan.loan-number(borrower x loan)))

查询二:Π customer-name(σ borrower.loan-number = loan.loan-number(borrower x (σ branch-name = "Perryridge"(loan))))

这个查询运用了两个关系,这个时候就要运用笛卡尔积


为什么要做“σ borrow.loan-number = loan.loan-number”的判断?因为这里面的组合很多,而我们要去除掉没有意义的组合

查询二要比查询一更好一点,因为borrower x loan的数据有可能是很庞大的,降低了查询效率,而查询二先做了选择再进行笛卡尔积运算,数据量相较小一点。

例六:找出在Perryridge分支机构有贷款,但在其他分支机构没有账号的顾客姓名

查询一:Π customer-name (σ branch-name = "Perryridge"(σ borrower.loan-number = loan.loan-number(borrower x loan))) - Π customer-name(depositor)

查询二:Π customer-name(σ borrower.loan-number = loan.loan-number(borrower x (σ branch-name = "Perryridge"(loan)))) - Π customer-name(depositor)

例七:找出银行中最大的账户余额

• 将account关系重命名为d

• 第一步:找出由非最大余额构成的临时关系

Π account.balance(σ account.balance < d.balance(account x ρd(account)))

• 第二步:找出最大余额

Π balance(account)- Π account.balance(σ account.balance < d.balance(account x ρd(account))

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