Ch2

1,325 views
1,271 views

Published on

Published in: Technology, Business
1 Comment
1 Like
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total views
1,325
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
111
Comments
1
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Ch2

  1. 1. Chapter 2: Relational Model Database System Concepts, 5th Ed. ©Silberschatz, Korth and Sudarshan See www.db­book.com for conditions on re­use 
  2. 2. Chapter 2:  Relational Model s Structure of Relational Databases s Fundamental Relational­Algebra­Operations s Additional Relational­Algebra­Operations s Extended Relational­Algebra­Operations s Null Values s Modification of the DatabaseDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  3. 3. Example of a RelationDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  4. 4. Basic Structure s Formally, given sets D1, D2, …. Dn a relation r is a subset of          D1 x  D2  x … x Dn Thus, a relation is a set of n­tuples (a1, a2, …, an) where each ai  ∈ Di s Example:  If q customer_name =  {Jones, Smith, Curry, Lindsay, …}   /* Set of all customer names */ q customer_street =  {Main, North, Park, …} /* set of all street names*/ q customer_city     =  {Harrison, Rye, Pittsfield, …} /* set of all city names */ Then r = {        (Jones,   Main,  Harrison),                     (Smith,    North, Rye),                    (Curry,    North, Rye),                    (Lindsay, Park,  Pittsfield) }  is a relation over  customer_name  x  customer_street  x  customer_cityDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  5. 5. Attribute Types s Each attribute of a relation has a name s The set of allowed values for each attribute is called the domain of the  attribute s Attribute values are (normally) required to be atomic; that is, indivisible q E.g. the value of an attribute can be an account number,  but cannot be a set of account numbers s Domain is said to be atomic if all its members are atomic s The special value null  is a member of every domain s The null value causes complications in the definition of many operations q We shall ignore the effect of null values in our main presentation and  consider their effect laterDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  6. 6. Relation Schema s A1, A2, …, An are attributes s R = (A1, A2, …, An ) is a relation schema Example: Customer_schema = (customer_name, customer_street, customer_city) s r(R) denotes a relation r on the relation schema R Example: customer (Customer_schema)Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  7. 7. Relation Instance s The current values (relation instance) of a relation are specified by a  table s An element t of r is a tuple, represented by a row in a table attributes (or columns) customer_name customer_street customer_city Jones Main Harrison Smith North Rye tuples Curry North Rye (or rows) Lindsay Park Pittsfield customerDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  8. 8. Relations are Unordered s Order of tuples is irrelevant (tuples may be stored in an arbitrary order) s Example: account relation with unordered tuplesDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  9. 9. Database s A database consists of multiple relations s Information about an enterprise is broken up into parts, with  each relation  storing one part of the information account :   stores information about accounts         depositor :   stores information about which customer                               owns which account          customer :   stores information about customers s Storing all information as a single relation such as     bank(account_number, balance, customer_name, ..) results in q repetition of information   e.g.,if two customers own an account (What gets repeated?) q the need for null values    e.g., to represent a customer without an account s Normalization theory (Chapter 7) deals with how to design relational schemasDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  10. 10. The customer RelationDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  11. 11. The depositor RelationDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  12. 12. Keys s Let K ⊆ R s K is a superkey of R if values for K are sufficient to identify a unique tuple of  each possible relation r(R)  q by “possible r ” we mean a relation r that could exist in the enterprise we  are modeling. q Example:  {customer_name, customer_street} and                  {customer_name}  are both superkeys of Customer, if no two customers can possibly have  the same name  In real life, an attribute such as customer_id would be used instead of  customer_name to uniquely identify customers, but we omit it to keep  our examples small, and instead assume customer names are unique.Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  13. 13. Keys (Cont.) s K is a candidate key if K is minimal Example:  {customer_name} is a candidate key for Customer, since it  is a superkey and no subset of it is a superkey. s Primary key: a candidate key chosen as the principal means of  identifying tuples within a relation q Should choose an attribute whose value never, or very rarely,  changes. q E.g. email address is unique, but may changeDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  14. 14. Foreign Keys s A relation schema may have an attribute that corresponds to the primary  key of another relation.  The attribute is called a foreign key. q E.g. customer_name and account_number attributes of depositor are  foreign keys to customer and account respectively. q Only values occurring in the primary key attribute of the referenced  relation may occur in the foreign key attribute of the referencing  relation. s Schema diagramDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  15. 15. Query Languages s Language in which user requests information from the database. s Categories of languages q Procedural q Non­procedural, or declarative s “Pure” languages: q Relational algebra q Tuple relational calculus q Domain relational calculus s Pure languages form underlying basis of query languages that people  use.Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  16. 16. Relational Algebra s Procedural language s Six basic operators q select: σ q project: ∏ q union: ∪ q set difference: –  q Cartesian product: x q rename: ρ s The operators take one or  two relations as inputs and produce a new  relation as a result.Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  17. 17. Select Operation – Example s Relation r A B C D α α 1 7 α β 5 7 β β 12 3 β β 23 10 σA=B ^ D > 5 (r) A B C D α α 1 7 β β 23 10Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  18. 18. Select Operation s Notation:  σ p(r) s p is called the selection predicate s Defined as:  σp(r) = {t | t ∈ r and p(t)} Where p is a formula in propositional calculus consisting of terms  connected by : ∧ (and), ∨ (or), ¬ (not) Each term is one of: <attribute> op  <attribute> or <constant>      where op is one of:  =, ≠, >, ≥. <. ≤ s Example of selection:    σ branch_name=“Perryridge”(account)Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  19. 19. Project Operation – Example s Relation r: A B C α 10 1 α 20 1 β 30 1 β 40 2 ∏A,C (r) A C A C α 1 α 1 α 1 = β 1 β 1 β 2 β 2Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  20. 20. Project Operation s Notation: ∏  A ,A ,,A (r ) 1 2 k where A1, A2 are attribute names and r is a relation name. s The result is defined as the relation of k columns obtained by erasing  the columns that are not listed s Duplicate rows removed from result, since relations are sets s Example: To eliminate the branch_name attribute of account            ∏account_number, balance (account) Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  21. 21. Union Operation – Example s Relations r, s: A B A B α 1 α 2 α 2 β 3 β 1 s r A B s r ∪ s: α 1 α 2 β 1 β 3Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  22. 22. Union Operation s Notation:  r ∪ s s Defined as:  r  ∪ s = {t | t ∈ r or t ∈ s} s For r ∪ s to be valid. 1.  r, s must have the same arity (same number of attributes) 2.  The attribute domains must be compatible (example: 2nd column       of r deals with the same type of values as does the 2nd       column of s) s Example: to find all customers with either an account or a loan     ∏customer_name (depositor)   ∪  ∏customer_name (borrower)Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  23. 23. Set Difference Operation – Example s Relations r, s: A B A B α 1 α 2 α 2 β 3 β 1 s r s r  – s: A B α 1 β 1Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  24. 24. Set Difference Operation s Notation r – s s Defined as:  r – s  = {t | t ∈ r and t ∉ s} s Set differences must be taken between compatible  relations. q r and s must have the same arity q attribute domains of r and s must be compatibleDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  25. 25. Cartesian­Product Operation –  Example s Relations r, s: A B C D E α 1 α 10 a β 10 a β 2 β 20 b r γ 10 b s s r x s: A B C D E α 1 α 10 a α 1 β  10 a α 1 β 20 b α 1 γ 10 b β 2 α 10 a β 2 β 10 a β 2 β 20 b β 2 γ 10 bDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  26. 26. Cartesian­Product Operation s Notation r x s s Defined as: r x s = {t q | t ∈ r and q ∈ s} s Assume that attributes of r(R) and s(S) are disjoint. (That is, R ∩ S = ∅). s If attributes of r(R) and s(S) are not disjoint, then renaming must be  used.Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  27. 27. Composition of Operations s Can build expressions using multiple operations s Example:  σA=C(r x s) s r x s A B C D E α 1 α 10 a α 1 β  10 a α 1 β 20 b α 1 γ  10 b β 2 α 10 a β 2 β 10 a β 2 β 20 b β 2 γ 10 b s σA=C(r x s) A B C D E α 1 α 10 a β 2 β 10 a β 2 β 20 bDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  28. 28. Rename Operation s Allows us to name, and therefore to refer to, the results of relational­ algebra expressions. s Allows us to refer to a relation by more than one name. s Example:   ρ x (E) returns the expression E under the name X s If a relational­algebra expression E has arity n, then                                             ρ (E ) x ( A1 , A2 ,..., An ) returns the result of expression E under the name X, and with the attributes renamed to A1 , A2 , …., An .Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  29. 29. Banking Example branch (branch_name, branch_city, assets) customer (customer_name, customer_street, customer_city) account (account_number, branch_name, balance) loan (loan_number, branch_name, amount) depositor (customer_name, account_number) borrower (customer_name, loan_number)Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  30. 30. Example Queries s Find all loans of over $1200                         σamount > 1200 (loan) s Find the loan number for each loan of an amount greater than                              $1200                       ∏loan_number (σamount > 1200 (loan)) s Find the names of all customers who have a loan, an account, or both,  from the bank ∏customer_name (borrower) ∪ ∏customer_name (depositor)Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  31. 31. Example Queries s Find the names of all customers who have a loan at the Perryridge  branch. ∏customer_name (σbranch_name=“Perryridge”     (σborrower.loan_number = loan.loan_number(borrower x loan))) s  Find the names of all customers who have a loan at the      Perryridge branch but do not have an account at any branch of        the bank. ∏customer_name (σbranch_name = “Perryridge”  (σborrower.loan_number = loan.loan_number(borrower x loan)))  –                 ∏customer_name(depositor)Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  32. 32. Example Queries s Find the names of all customers who have a loan at the Perryridge branch. q Query 1   ∏customer_name (σbranch_name = “Perryridge” (   σborrower.loan_number = loan.loan_number (borrower x loan))) q  Query 2  ∏customer_name(σloan.loan_number = borrower.loan_number (              (σbranch_name = “Perryridge” (loan)) x  borrower))Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  33. 33. Example Queries s Find the largest account balance q Strategy:  Find those balances that are not the largest – Rename account relation as d so that we can compare each  account balance with all others  Use set difference to find those account balances that were not found  in the earlier step.   q The query is:       ∏balance(account) ­ ∏account.balance     (σaccount.balance < d.balance (account x ρd (account)))Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  34. 34. Formal Definition s A basic expression in the relational algebra consists of either one of the  following: q A relation in the database q A constant relation s Let E1 and E2  be relational­algebra expressions; the following are all  relational­algebra expressions: q E1 ∪ E2 q E1 – E2 q E1 x E2 q σp (E1), P is a predicate on attributes in E1 q ∏s(E1), S is a list consisting of some of the attributes in E1 q ρ   (E ), x is the new name for the result of E1 x 1Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  35. 35. Additional Operations We define additional operations that do not add any power to the relational algebra, but that simplify common queries. s Set intersection s Natural join s Division s AssignmentDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  36. 36. Set­Intersection Operation s Notation: r ∩ s s Defined as: s r ∩ s = { t | t ∈ r and t ∈ s } s Assume:  q r, s have the same arity  q attributes of r and s are compatible s Note: r ∩ s = r – (r – s)Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  37. 37. Set­Intersection Operation – Example s Relation r, s: A       B A       B α 1 α 2 α 2 β 3 β 1 r s s r ∩ s A       B α      2Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  38. 38. Natural­Join Operation s    Notation:  r     s s Let r and s be relations on schemas R and S respectively.  Then,  r     s  is a relation on schema R ∪ S obtained as follows: q Consider each pair of tuples tr from r and ts from s.   q If tr and ts have the same value on each of the attributes in R ∩ S, add a  tuple t  to the result, where  t has the same value as tr on r  t has the same value as ts on s s Example: R = (A, B, C, D) S = (E, B, D) q Result schema = (A, B, C, D, E) q r     s is defined as:Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  39. 39. Natural Join Operation – Example s Relations r, s: A B C D B D E α 1 α a 1 a α β 2 γ a 3 a β γ 4 β b 1 a γ α 1 γ a 2 b δ δ 2 β b 3 b ∈ r s s r     s A B C D E α 1 α a α α 1 α a γ α 1 γ a α α 1 γ a γ δ 2 β b δDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  40. 40. Division Operation s Notation:  r ÷ s  s Suited to queries that include the phrase “for all”. s Let r and s be relations on schemas R and S respectively  where q R = (A1, …, Am , B1, …, Bn ) q S = (B1, …, Bn) The result of  r ÷ s is a relation on schema R – S = (A1, …, Am) r ÷ s = { t  |  t ∈ ∏ R­S (r) ∧ ∀ u ∈ s ( tu ∈ r ) }  Where tu means the concatenation of tuples t and u to  produce a single tupleDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  41. 41. Division Operation – Example s Relations r, s: A B B α 1 1 α 2 α 3 2 β 1 s γ 1 δ 1 δ 3 δ 4 ∈ 6 ∈ 1 β 2 s r ÷ s: A r α βDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  42. 42. Another Division Example s Relations r, s: A B C D E D E α a α a 1 a 1 α a γ a 1 b 1 α a γ b 1 s β a γ a 1 β a γ b 3 γ a γ a 1 γ a γ b 1 γ a β b 1 r s r ÷ s: A B C α a γ γ a γDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  43. 43. Division Operation (Cont.) s Property  q Let q = r  ÷ s q Then q is the largest relation satisfying q x s  ⊆ r s Definition in terms of the basic algebra operation Let r(R) and s(S) be relations, and let S  ⊆ R r ÷ s = ∏R­S (r ) – ∏R­S ( ( ∏R­S (r ) x s ) – ∏R­S,S(r )) To see why q ∏R­S,S (r) simply reorders attributes of r q ∏R­S (∏R­S (r ) x s ) – ∏R­S,S(r) ) gives those tuples t in   ∏R­S (r ) such that for some tuple u ∈ s, tu ∉ r.Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  44. 44. Assignment Operation s The assignment operation (←) provides a convenient way to express  complex queries.  q  Write query as a sequential program consisting of  a series of assignments   followed by an expression whose value is displayed as a result of  the query. q Assignment must always be made to a temporary relation variable. s Example:  Write r ÷ s as  temp1 ← ∏R­S (r )  temp2 ← ∏R­S ((temp1 x s ) – ∏R­S,S (r )) result = temp1 – temp2 q The result to the right of the ← is assigned to the relation variable on  the left of the ←. q May use variable in subsequent expressions.Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  45. 45. Bank Example Queries s Find the names of all customers who have a loan and an account at  bank. ∏customer_name (borrower) ∩ ∏customer_name (depositor) s Find the name of all customers who have a loan at the bank and the  loan amount ∏customer_name, loan_number, amount (borrower     loan)Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  46. 46. Bank Example Queries s Find all customers who have an account from at least the “Downtown”  and the Uptown” branches. q Query 1 ∏customer_name (σbranch_name = “Downtown” (depositor      account )) ∩         ∏customer_name (σbranch_name = “Uptown” (depositor     account)) q Query 2  ∏customer_name, branch_name (depositor      account)         ÷ ρtemp(branch_name) ({(“Downtown” ), (“Uptown” )}) Note that Query 2 uses a constant relation.Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  47. 47. Bank Example Queries s Find all customers who have an account at all branches located in  Brooklyn city. ∏customer_name, branch_name (depositor     account) ÷ ∏branch_name (σbranch_city = “Brooklyn” (branch))Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  48. 48. Extended Relational­Algebra­Operations s Generalized Projection s Aggregate Functions s Outer JoinDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  49. 49. Generalized Projection s Extends the projection operation by allowing arithmetic functions to be  used in the projection list. ∏ F ,F ,...,  F (E ) 1 2 n s E is any relational­algebra expression s Each of F1, F2, …, Fn  are are arithmetic expressions involving constants  and attributes in the schema of E. s Given relation credit_info(customer_name, limit, credit_balance), find  how much more each person can spend:  ∏customer_name, limit – credit_balance (credit_info)Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  50. 50. Aggregate Functions and Operations s Aggregation function takes a collection of values and returns a single  value as a result. avg:  average value min:  minimum value max:  maximum value sum:  sum of values count:  number of values s Aggregate operation in relational algebra  G1,G2 ,,Gn ϑF ( A ),F ( A ,,F ( A ) (E ) 1 1 2 2 n n E is any relational­algebra expression q G1, G2 …, Gn is a list of attributes on which to group (can be empty) q Each Fi is an aggregate function q Each Ai is an attribute nameDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  51. 51. Aggregate Operation – Example s Relation r: A B C α α 7 α β 7 β β 3 β β 10 s g sum(c) (r) sum(c ) 27Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  52. 52. Aggregate Operation – Example s Relation account grouped by branch­name: branch_name account_number balance Perryridge A­102 400 Perryridge A­201 900 Brighton A­217 750 Brighton A­215 750 Redwood A­222 700 branch_name g sum(balance) (account) branch_name sum(balance) Perryridge 1300 Brighton 1500 Redwood 700Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  53. 53. Aggregate Functions (Cont.) s Result of aggregation does not have a name q Can use rename operation to give it a name q For convenience, we permit renaming as part of aggregate  operation branch_name g sum(balance) as sum_balance (account)Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  54. 54. Outer Join s An extension of the join operation that avoids loss of information. s Computes the join and then adds tuples form one relation that does not  match tuples in the other relation to the result of the join.  s Uses null values: q null signifies that the value is unknown or does not exist  q All comparisons involving null are (roughly speaking) false by  definition.  We shall study precise meaning of comparisons with nulls laterDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  55. 55. Outer Join – Example s Relation loan loan_number branch_name amount L­170 Downtown 3000 L­230 Redwood 4000 L­260 Perryridge 1700 s Relation borrower customer_name loan_number Jones L­170 Smith L­230 Hayes L­155Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  56. 56. Outer Join – Example s Join  loan      borrower loan_number branch_name amount customer_name L­170 Downtown 3000 Jones L­230 Redwood 4000 Smith s Left Outer Join     loan          borrower loan_number branch_name amount customer_name L­170 Downtown 3000 Jones L­230 Redwood 4000 Smith L­260 Perryridge 1700 nullDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  57. 57. Outer Join – Example s Right Outer Join     loan        borrower loan_number branch_name amount customer_name L­170 Downtown 3000 Jones L­230 Redwood 4000 Smith L­155 null null Hayes s Full Outer Join     loan        borrower loan_number branch_name amount customer_name L­170 Downtown 3000 Jones L­230 Redwood 4000 Smith L­260 Perryridge 1700 null L­155 null null HayesDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  58. 58. Null Values s It is possible for tuples to have a null value, denoted by null, for some  of their attributes s null signifies an unknown value or that a value does not exist. s The result of any arithmetic expression involving null is null. s Aggregate functions simply ignore null values (as in SQL) s For duplicate elimination and grouping, null is treated like any other  value, and two nulls are assumed to be  the same (as in SQL)Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  59. 59. Null Values s Comparisons with null values return the special truth value: unknown q If false was used instead of unknown, then    not (A < 5)                 would not be equivalent to               A >= 5 s Three­valued logic using the truth value unknown: q OR: (unknown or true)         = true,         (unknown or false)        = unknown        (unknown or unknown) = unknown q AND:   (true and unknown)         = unknown,               (false and unknown)        = false,            (unknown and unknown) = unknown q NOT:  (not unknown) = unknown q In SQL “P is unknown” evaluates to true if predicate P evaluates to  unknown s Result of select  predicate is treated as false if it evaluates to unknownDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  60. 60. Modification of the Database s The content of the database may be modified using the following  operations: q Deletion q Insertion q Updating s All these operations are expressed using the assignment  operator.Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  61. 61. Deletion s A delete request is expressed similarly to a query, except  instead of displaying tuples to the user, the selected tuples are  removed from the database. s Can delete only whole tuples; cannot delete values on only  particular attributes s A deletion is expressed in relational algebra by: r ← r – E where r is a relation and E is a relational algebra query.Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  62. 62. Deletion Examples s Delete all account records in the Perryridge branch. account ← account – σ branch_name = “Perryridge” (account ) s   Delete all loan records with amount in the range of 0 to 50 loan ← loan – σ amount ≥ 0 and amount ≤ 50 (loan) s   Delete all accounts at branches located in Needham. r1 ← σ branch_city = “Needham” (account      branch ) r2 ← ∏ account_number, branch_name, balance (r1) r3 ← ∏ customer_name, account_number (r2     depositor) account ← account – r2 depositor ← depositor – r3Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  63. 63. Insertion s To insert data into a relation, we either: q specify a tuple to be inserted q write a query whose result is a set of tuples to be inserted s in relational algebra, an insertion is expressed by: r ←  r  ∪  E where r is a relation and E is a relational algebra expression. s The insertion of a single tuple is expressed by letting E  be a constant  relation containing one tuple. Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  64. 64. Insertion Examples s Insert information in the database specifying that Smith has $1200 in  account A­973 at the Perryridge branch. account ←  account  ∪  {(“A­973”, “Perryridge”, 1200)} depositor ←  depositor  ∪  {(“Smith”, “A­973”)} s  Provide as a gift for all loan customers in the Perryridge      branch, a $200 savings account.  Let the loan number serve      as the account number for the new savings account. r1 ← (σbranch_name = “Perryridge” (borrower    loan)) account ← account ∪ ∏loan_number, branch_name, 200 (r1) depositor ← depositor ∪ ∏customer_name, loan_number (r1)Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  65. 65. Updating s A mechanism to change a value in a tuple without charging all values in  the tuple s Use the generalized projection operator to do this task r ← ∏ F1,F2 ,,Fl , ( r ) s Each F  is either  i q the I th attribute of r, if the I th attribute is not updated, or, q if the attribute is to be updated Fi  is an expression, involving only  constants and the attributes of r, which gives the new value for the  attributeDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  66. 66. Update Examples s Make interest payments by increasing all balances by 5 percent. account ← ∏ account_number, branch_name, balance * 1.05 (account) s  Pay all accounts with balances over $10,000 6 percent interest       and pay all others 5 percent   account ←  ∏ account_number, branch_name, balance * 1.06 (σ BAL > 10000 (account ))                     ∪  ∏ account_number, branch_name, balance * 1.05 (σBAL ≤ 10000 (account))Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  67. 67. End of Chapter 2Database System Concepts, 5th Ed. ©Silberschatz, Korth and SudarshanSee www.db­book.com for conditions on re­use 
  68. 68. Figure 2.3. The branch relationDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  69. 69. Figure 2.6: The loan relationDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  70. 70. Figure 2.7: The borrower relationDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  71. 71. Figure 2.9 Result of σbranch_name = “Perryridge” (loan)  Result of Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  72. 72. Figure 2.10:  Loan number and the amount of the loanDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  73. 73. Figure 2.11: Names of all customers who  have either an account or an loanDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  74. 74. Figure 2.12:  Customers with an account but no loanDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  75. 75. Figure 2.13: Result of borrower |X| loanDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  76. 76. Figure 2.14Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  77. 77. Figure 2.15Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  78. 78. Figure 2.16Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  79. 79. Figure 2.17 Largest account balance in the bankDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  80. 80. Figure 2.18: Customers who live on the  same street and in the same city as  SmithDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  81. 81. Figure 2.19: Customers with both an  account and a loan at the bankDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  82. 82. Figure 2.20Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  83. 83. Figure 2.21Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  84. 84. Figure 2.22Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  85. 85. Figure 2.23Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  86. 86. Figure 2.24: The credit_info relationDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  87. 87. Figure 2.25Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  88. 88. Figure 2.26: The pt_works relationDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  89. 89. Figure 2.27 The pt_works relation after regroupingDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  90. 90. Figure 2.28Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  91. 91. Figure 2.29Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  92. 92. Figure 2.30 The employee and ft_works relationsDatabase System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  93. 93. Figure 2.31Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  94. 94. Figure 2.32Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  95. 95. Figure 2.33Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  96. 96. Figure 2.34Database System Concepts ­ 5th Edition, June 15,  2005 2.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan

×