数据库课件：等价变换规则与理论实践

"这篇资源主要介绍了数据库领域中的等价变换规则，这些规则是关系代数操作的基础，并在数据库设计和查询优化中起着关键作用。此外，内容还提及了一本经典的数据库教材及其作者萨老师的背景，强调了教材的理论侧重点和数据独立性问题。" 在数据库理论中，等价变换规则是理解和操作数据库的基础。这里提到了三个基本的等价变换规则： 1. **连接与笛卡尔积交换律**： 这一规则表明在关系代数中，两个关系的连接操作（JOIN）与它们的笛卡尔积（CARTESIAN PRODUCT）可以互换位置，不会改变查询结果。即 `E1 × E2 ≡ E2 × E1` 和 `E1 JOIN E2 ≡ E2 JOIN E1`。这意味着无论连接操作的位置如何，只要连接条件相同，得到的结果集都是相同的。 2. **投影与选择交换律**： 投影（PROJECTION）和选择（SELECTION）操作也可以互换顺序，但需满足一定的条件。如果选择操作在投影之前，且选择条件只涉及到被投影的属性，那么两者可以等价。例如，`E1 PROJECTION A, B WHERE F ≡ WHERE F THEN E1 PROJECTION A, B`。这里的 `E1` 是一个关系，`A, B` 是属性列表，`F` 是选择条件。 3. **条件表达式的左右移动**： 条件表达式 `F` 可以在关系代数表达式 `E1` 和 `E2` 之间自由移动，这在某些情况下可以简化表达式或优化查询计划。例如，`E1 F E2 ≡ E2 F E1`。这个规则在处理连接操作时特别有用，可以将条件推到更合适的位置以提高查询效率。 关于教材，文中提到的是一本在中国早期广泛使用的数据库教材，由萨老师编写。萨老师是信息系的创始人，该教材偏重理论，不涉及特定数据库系统的操作，而是探讨实现技术。这使得教材即使在技术快速发展的情况下也不易过时。然而，教材指出数据独立性差的问题，特别是在早期的数据库系统中，数据结构和联系主要通过程序定义和解释，导致数据冗余和部门间数据无法共享。与主从式数据库系统相比，分布式数据库系统中的每个节点既执行数据库管理系统功能，也执行应用程序，这样的设计在处理数据分布和共享上更为复杂。 掌握这些等价变换规则对于理解和优化数据库查询至关重要，而理解数据独立性和早期数据库系统的设计挑战也有助于我们更好地理解现代数据库系统的发展历程和设计原则。