关系代数等价变换规则与数据库管理技术概述

"关系代数等价变换规则是数据库理论中的重要概念，它涉及数据库查询优化和查询处理。本教程基于清华大学的教材，探讨了如何通过等价变换规则简化和优化关系代数表达式，提高数据库操作的效率。此外，还介绍了数据管理技术的发展历程，从人工管理、文件系统到数据库系统各个阶段的特点和演变。" 在关系代数等价变换规则中，主要涉及以下几个定律： 1. 联接和笛卡尔积的交换律：此规则表明两个关系的联接操作可以交换左右位置，不会改变结果。即 E1×E2＝E2×E1。 2. 联接和笛卡尔积的结合律：这个规则指出三个关系的联接操作可以按照不同的顺序组合，结果保持不变。即 (E1×E2)×E3＝E1×(E2×E3)。 3. 投影的串接：当对一个关系进行多次投影时，可以将这些投影操作合并为一次。例如，设 L1⊆L2⊆…⊆Ln，则 πL1(πL2…(πLn(E))…))＝πL1(E)。 4. 选择的串接：两个选择操作可以合并为一个，选择条件通过逻辑与（AND）连接。即 σF1(σF2(E)) = σF1∧F2(E)。 5. 选择与投影的交换：如果选择条件只涉及投影属性，那么可以选择先做投影再做选择；如果选择条件涉及未投影的属性，需要先做选择，然后做投影。具体为：如果 F 只涉及 L 中的属性，πL(σF(E)) = σF(πL(E))；如果 F 涉及 L 外的属性集 L1，πL(σF(E)) = πL(σF(πL∪L1(E)))。 数据管理技术的发展历程分为三个阶段： 1. 人工管理阶段：在20世纪50年代中期以前，数据不保存在计算机内，没有操作系统，只有汇编语言，数据不共享且面向程序。 2. 文件系统阶段：随着直接存贮器的出现，数据以文件形式保存，有了操作系统中的文件系统，但存在冗余、不一致性和弱联系问题。 3. 数据库系统阶段：自20世纪60年代后期以来，数据库技术成为主流，通过数据库管理系统（DBMS）实现数据的高效共享和独立性，支持批处理、联机实时处理和分布处理。 数据库技术的关键术语包括数据库（DB）、数据库管理系统（DBMS）、数据库技术（研究数据的结构、存储、设计等）、数据库系统（DBS）。随着技术的进步，分布式数据库、面向对象数据库、并行数据库以及数据仓库等新型数据库技术相继出现，进一步推动了数据管理技术的发展。 在概念和逻辑设计中，数据描述涉及实体（客观存在的事物）和属性（实体的特性），它们是数据库设计的基础。通过实体和属性的概念，可以构建出反映实际业务的数据模型，为后续的数据库设计和实现提供指导。