数据库关系运算

2018-01-22 10:45:08来源:oschina作者:zhong1232人点击

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前言

前面已经说了数据系统的概述了,关系模型是目前用得最多的数据模型,其中一个优点就是:有严格的数学理论根据。本文就是来讲解数据库中的各种关系运算的!本文不做数学概念的深入,只要理解相关的概念即可!



为什么我们要学习数据库关系运算?

学习和理解关系运算的机理,对于理解关系数据库中的数据查询机制有十分重要的意义。


我们可能知道多表查询的时候要消除重复多余的数据,那重复多余的数据怎么产生的呢??WHERE字句又是怎么筛选数据的呢??这些问题我们在关系运算中可以找到答案的。


学习数据库的关系运算,会让我们明白SQL语句是怎么执行的,是通过什么手段让我们得到想要的结果。

学习大纲

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笛卡尔积
什么是笛卡尔积?

笛卡尔积简单来说就是两个集合相乘的结果。


为什么查询数据库会出现笛卡尔积

前面的博文已经说了,关系模型是关系模式的集合。


数据库中的两张表就相当于两个集合,当我们使用SELECT语句查询数据的时候,DBMS内部就是以集合相乘的运算得出结果


笛卡尔积的产生过程

我们发现:笛卡尔积的基数是每个集合的元组相乘!这里写图片描述


得出来的数据内容是难以符合现实中的实际情况的


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例子

为了更好地看见效果,我都会以实际的SQL语句来看效果,然后说明问题的。


emp表的记录有14条:


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dept表有4条记录:


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我们来看看SMITH,在emp表中,他只在20部门。


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但在两张表查询后,10、20、30、40部门他都在了!!我们再观察56条数据,发现每个人都有4个部门,这样的数据是不合理的!!


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再回到初衷,我们查询两张表的目的是什么??在查询员工信息的同时,也能知道员工的部门名称是什么!!!所以,我们查询的记录数是不应该有56条这么多的。。我们查询的记录数应该是员工表的记录数,也就是14条而已!


我们再来分析:emp表中有deptno字段,dept表中也有deptno字段!而且发现,emp表中的deptno字段的取值范围是由dept表中deptno字段来决定的!!!


所以,我们可以使用等值连接(emp.deptno=dept.deptno)来消除笛卡尔积,这样就达到我们的目的了!


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基于传统集合理论的关系运算

在Oracle上,操作集合的语法提供了4个关键字:

UNION(并集,重复的元组不显示)
UNION ALL(并集,重复的元组也会显示)
MINUS(差集)
INTERSECT(交集)并

显示查询结果的全部信息,消除重复的元组


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例子

查询所有办事员和经理的信息

SELECT * FROM emp WHERE job = 'MANAGER' UNION SELECT * FROM emp WHERE job = 'CLERK';

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注意:使用UNION并操作,比使用关键字OR的性能要好!


返回查询结果相同的部分


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例子

查询10部门的信息

SELECT * FROM dept INTERSECT SELECT * FROM dept WHERE deptno = 10;

(全部部门和部门10只有部门10是相同的,所以最后返回的是部门10的结果)


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返回的查询结果是


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例子 SELECT * FROM dept MINUS SELECT * FROM dept WHERE deptno = 10;

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关系代数特有的关系运算
投影

投影的运算过程:



首先按照j1,j2,…,jk的顺序,从关系R 中取出列序号为j1,j2,…,jk(或属性名序列为Aj1,Aj2,…,Ajk )的k 列,然后除去结果中的重复元组,构成一个以Aj1,Aj2,…,Ajk为属性顺序的k 目关系。



简单来说:取出一个查询结果中某某列,并消除重复的数据,这就是投影!

投影是从列的角度进行的运算
投影的下标可是列序号,也可是列属性名例子

查询出所有部门的编号

SELECT deptno FROM dept;

查询时的过程:先查询得出dept表的所有结果,再通过投影运算只提取”deptno”的列数据,如果 SELECT 后边跟的是”*”,那么就是投影全部数据!


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选择

使用比较运算符、逻辑运算符,挑出满足条件的元组,运算出结果!


例子

查询出工资大于2000的员工的姓名

SELECT ename FROM emp WHERE sal > 2000;

过程:首先查询出emp表的所有结果,使用选择运算筛选得出工资大于2000的结果,最后使用投影运算得出工资大于2000员工的名字!


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除运算

除运算的实际应用我还没想明白~~~如果有朋友知道除运算能够用在数据库的哪处,请告诉我一声哈。。


我们也了解一下除运算的过程吧:关系R有ABCD,关系S有CD,首先投影出AB(因为S有CD),再用投影出来AB的结果和关系S做笛卡尔积运算。如果做的笛卡尔积运算记录在R关系中找到相对应的记录,那么投影的AB就是结果了!


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连接运算

连接运算其实就在笛卡尔积运算的基础上限定了条件(某列大于、小于、等于某列),只匹配和条件相符合的,从而得出结果!


自然连接

自然连接就是一种特殊的连接运算,它限定的条件是【某列等于某列】。自然连接我们经常使用到。消除笛卡尔积其实就是自然连接了!


例子 SELECT * FROM emp, dept WHERE dept.deptno = emp.deptno;

设定将dept表的deptno列和emp的deptno列为相同【这就是自然连接】

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