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关系运算及元组演算

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写了半天,不知道这些有什么用,好繁琐,不知道从这些东西可以用在什么地方,有哪些场景。


1. 关系运算

关系代数的基本运算主要有并、交、差、笛卡尔积、选择、投影、连接和除法运算。
(1)并。计算两个关系在集合理论上的并集,即给出关系R和S(两者有相同元/列数),R∪S的元组包括R和S所有元组的集合,形式定义如下:

式中 t是元组变量(下同)。显然,R∪S=S∪R。

(2)差。计算两个关系的区别的集合,即给出关系R和S(两者有相同元/列数),R-S的元组包
括R中有而S中没有的元组的集合,形式定义如下:

通俗点说,就是属于R但是属于S的元素。

针对这种差运算的应用场景,举个例子来说,就两只股票组合,一个组合包含“东阿阿胶”,“涪陵榨菜”,“同仁堂”。
而另一个组合只包括“东阿阿胶”,“涪陵榨菜”。那这两个的差就是“同仁堂”

(3)交。计算两个关系集合理论上的交集,即给出关系R和S(两者有相同元/列数),R∩S的元组包括R和S相同元组的集合,形式定义如下:

显然,R∩S=R-(R-S)和R∩S=S-(S-R)成立。

(4)笛卡尔积。计算两个关系的笛卡尔乘积,令R为有m元的关系,S为有n元的关系,则R×S是m+n元的元组的集合,其前m个元素来自R的一个元组,而后n个元素来自S的一个元组。形成定义如下:


若R有u个元组,S有v个元组,则R×S有u×v个元组。

要记住笛卡尔积的数量是两者的乘积即可,相当于两者排列组合。

(5)投影。从一个关系中抽取指明的属性(列)。令R为一个包含属性A的关系,则

(6)θ连接。θ连接从两个关系的笛卡儿积中选取属性之间满足一定条件的元组,记作:

其中A和B分别为R和S上元数相等且可比的属性组。θ为“=”的连接,称为等值连接,记作:

如果两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组,并且在结果中将重复的属性去掉,则称为自然连接,记作:

θ连接是对笛卡尔积进行处理,虽然现在我还不知道这个到底是干什么用的。

二、元祖演算

在元组演算中,元组演算表达式简称为元组表达式,其一般形式为{t|P(t)},其中,t是元组变
量,表示一个元数固定的元组;P是公式,在数理逻辑中也称为谓词,也就是计算机语言中的条件表
达式。{t|P(t)}表示满足公式P的所有元组t的集合。

在元组表达式中,公式由原子公式组成,原子公式有下列两种形式:
(1)R(s),其中R是关系名,s是元组变量。其含义是“s是关系R的一个元组”。
(2)s[i]θu[j],其中s和u是元组变量,θ是算术比较运算符,s[i]和u[j]分别是s的第i个分量和u的第j个分量。原子公式s[i]θu[j]表示“元组s的第i个分量与元组u的第j个分量之间满足θ运算”。例如,“t[2]<u[3]”表示元组t的第2个分量小于元组u的第3个分量。这个原子公式的一种简化形式是s[i]θa或aθu[j],其中a为常量。例如,“t[4]=3”表示t的第4个分量等于3。

在一个公式中,如果元组变量未用存在量词“ ”或全称量词“ ”等符号定义,那么称为自由元组变量,否则称为约束元组变量。公式的递归定义如下。

(1)每个原子是一个公式,其中的元组变量是自由变量。
(2)如果P1和P2是公式,那么, P1、P1∨P2、P1∧P2和P1→P2也是公式。
(3)如果P1是公式,那么( s)(P1)和( s)(P1)也都是公式。
(4)公式中各种运算符的优先级从高到低依次为θ、 和 、 、∧和∨、→。在公式外还可以加括号,以改变上述优先顺序。
(5)公式只能由上述四种形式构成,除此之外构成的都不是公式。

在元组演算的公式中,有下列四个等价的转换规则:
(1)P1∧P2等价于 ( P1∨ P2)。
(2)P1∨P2等价于 ( P1∧ P2)。
(3)( s)(P1(s))等价于 ( s)( P1(s));( s)(P1(s))等价于 ( s)( P1(s))。
(4)P1→P2等价于 P1∨P2。
关系代数表达式可以转换为元组表达式,例如,R∪S可用{t|R(t)∨S(t)}表示,R-S可用{t|R(t)∧S(t)}表示

看了上面的这么一段话,完全不懂元祖演算是什么玩意,哈哈哈。

测试习题

试题1
若对关系R(A,B,C,D)进行π1.3(R)运算,则该关系运算与__B__等价,表示__B__。
A.πA=1,C=3(R) B.πA=1∧C=3(R) C.πA,C(R) D.πA=1∨C=3(R)

A.属性A和C的值分别等于1和3的元组为结果集
B.属性A和C的值分别等于1和3的两列为结果集
C.对R关系进行A=1、C=3的投影运算
D.对R关系进行属性A和C的投影运算

试题2
若关系R、S如图5-3所示,则R与S自然连接后的属性列数和元组个数分别为__B__;
π1,4(σ3=6(R×S))B
图5-3关系R与S
(3)A.4和3 B.4和6 C.6和3 D.6和6
(4)A.πA,D(σC=D(R×S))B.πA,R.D(σS.C=R.D(R×S))
C.πA,R.D(σR.C=S.D(R×S))D.πR.A,R.D(σS.C=S.D(R×S))


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