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自然连接是一种特殊的等值连接，它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组，并且在结果集中将重复属性列去掉。
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若tn表示R关系的元组变量，tm表示S关系的元组变量；R和S具有相同的属性组B，且B=（B1，B2，…，BK）；并假定R关系的属性为A1，A2，…，An-k，B1，B2，…，Bk，S关系的属性为B1，B2，…，BK，BK+1，BK+2，…，Bm；为S的元组变量tm去掉重复属性B所组成的新的元组变量为 。自然连接可以记为 ，其形式定义如下：
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自然连接可以由基本的关系运算笛卡儿积和选取运算导出，因此自然连接可表示为：
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特别需要说明的是：一般连接是从关系的水平方向运算，而自然连接不仅要从关系的水平方向，而且要从关系的垂直方向运算。因为自然连接要去掉重复属性，如果没有重复属性，那么自然连接就转化为笛卡儿积。
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