关系操作

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关系操作

源自：数据库系统概论（第六版） 2.6关系操作

作者：Abraham Silberschatz  Henry F.Korth  S.Sudarshan

翻译：刘琼滨 谢雪妮 赖慧芳 许雅莉

译文：

所有过程关系查询语言都提供了一组操作，可以应用于单个关系或一对关系。这些操作具有所需的良好的属性，它们的结果始终是单个关系。此属性允许以模块方式组合多个操作。具体来说，由于关系查询的结果本身就是一个关系，因此关系操作可以应用于查询以及给定关系集。

具体的关系操作以不同的语言表达，但是符合我们在本节中描述的一般框架。在第3章中，我们展示了用SQL表示的具体操作方式。

最常见的操作是选择满足某个特定谓词的单个关系的特定元组(比如工资> $ 85,000)。结果是一个新的关系，它是原始关系的一个子集。（如图2.10查询的结果是选择教练元组工资超过8500美元的关系）

例如，如果我们从图2.1的讲师关系中选择元组，满足“工资大于$ 85000”，我们将得到如图2.10所示的结果。

另一个常见的操作是从关系中选择某些属性(列)。结果是只有选定属性的新关系。例如，假设我们想要一个教员ID和薪水列表，而不列出图2.1的教员关系中的名称和dept名称值，那么结果如图2.11所示，有两个属性ID和salary。结果中的每个元组都来自于一个教师关系的元组，但只显示所选的属性。

连接操作允许通过合并双元组结合两个关系,分别来自每个关系,连接成一个元组。有许多不同的方式来连接关系(就像我们将在Chapter3中看到的那样)。图2 . 12显示了从指导者和department表中加入元组的示例，其中显示了每个教师和她工作的部门的信息。这一结果是由教师与系里关系中的每个元组相结合而形成的。

在图2.12中所示的连接形式(称为“自然连接”)中，如果其dept名称属性的值相同，则来自教师关系的元组与department关系中的元组相匹配。所有这些匹配的元组都出现在连接结果中。一般来说，两种关系的自然连接操作都匹配元组，它们的值对于两种关系中的所有属性名称都是相同的。

图2.11 从教师关系中查询的属性ID和工资的结果。

 图2.12 教师和部门关系的自然连接的结果

笛卡尔积结合了两个关系中的元组，但不同于连接操作，笛卡尔积的结果包含了两个关系中的所有元组，不管它们的属性值是否匹配。

因为关系是集，我们可以在关系上执行正常的集操作。并操作执行了两个“类似结构”表的集合(比如所有研究生的表和所有本科生的表)。例如，一个部门可以获得所有学生的集合。其他的集合操作，例如intersection和set difference也可以执行。

如前所述，我们可以对查询的结果执行操作。例如，如果我们想找到那些年薪超过8.5万美元的教师的ID和薪水，我们将在上面的例子中执行前两个操作。首先，我们从教师关系中选择这些元组，其工资值大于85,000美元，然后从这个结果中选择两个属性ID和工资，结果如图2.13所示的关系

图2.13选择工资超过8.5万美元的教师的属性ID和工资

关系代数定义了一组对关系的操作，将通常的代数运算(如加法、减法或乘法)与数字运算。正如数字上的代数运算将一个或多个数字作为输入，并作为输出返回一个数字，关系代数运算通常以一或两种关系作为输入，并返回一个关系作为输出。

关系代数在Chapter6中有详细的介绍，但我们将概述了下面的一些操作。

在本例中，我们可以按任意顺序执行操作，但正如我们将看到，不是在所有情况下都会这样

有时，查询的结果包含重复的元组。例如，如果我们从教师关系中选择dept name属性，就会出现一些重复的情况，如“Comp.Sci”出现了三次。某些关系语言严格遵循集合的数学定义，并会删除重复。但考虑到从大型结果关系中删除副本需要大量处理，保留副本。在后一种情况下，这种关系就不是纯粹的数学意义上的关系。

当然，数据库中的数据必须随着时间的推移而改变。可以通过插入新元组、删除现有元组或通过更改某些属性的值修改元组来更新关系。整个关系可以被删除，也可以创建新的关系。

我们将在第3至5章中使用SQL语言讨论关系查询和更新。