第4章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論

1、數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用 第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論第第2 2頁(yè)頁(yè) 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 4.1 4.1 問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出 4.2 4.2 關(guān)系模式的規(guī)范化（重點(diǎn)）關(guān)系模式的規(guī)范化（重點(diǎn)） 4.3 4.3 數(shù)據(jù)依賴(lài)的公理系統(tǒng)數(shù)據(jù)依賴(lài)的公理系統(tǒng)* * 4.4 4.4 關(guān)系分解保持性關(guān)系分解保持性* * 4.5 4.5 小結(jié)小結(jié) 第第3 3頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 4.1 4.1 問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出 設(shè)

2、計(jì)任何一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)，設(shè)計(jì)任何一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)，現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)世界E-RE-R模型模型關(guān)系關(guān)系 模型模型, ,都會(huì)遇到都會(huì)遇到如何構(gòu)造合適的數(shù)據(jù)模式如何構(gòu)造合適的數(shù)據(jù)模式，即邏輯結(jié)構(gòu)的問(wèn)，即邏輯結(jié)構(gòu)的問(wèn) 題；題； 對(duì)于初步的關(guān)系模式，可能存在這樣或那樣的問(wèn)題（如對(duì)于初步的關(guān)系模式，可能存在這樣或那樣的問(wèn)題（如插入插入 異常、刪除異常等異常、刪除異常等），需要利用），需要利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論進(jìn)行規(guī)進(jìn)行規(guī) 范化，以逐步消除存在的問(wèn)題，從而得到一定規(guī)范程度的關(guān)范化，以逐步消除存在的問(wèn)題，從而得到一定規(guī)范程度的關(guān) 系模式，這就是本章的主要內(nèi)容；系模式，這就是本章的主要內(nèi)容； 本

3、章將闡述關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中最深的一些特性本章將闡述關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中最深的一些特性函數(shù)依賴(lài)、多函數(shù)依賴(lài)、多 值依賴(lài)和連接依賴(lài)值依賴(lài)和連接依賴(lài)，以及由此引出的諸多異常，如，以及由此引出的諸多異常，如插入異常插入異常 、更新異常、刪除異常及數(shù)據(jù)冗余、更新異常、刪除異常及數(shù)據(jù)冗余等，對(duì)于出現(xiàn)的問(wèn)題，通等，對(duì)于出現(xiàn)的問(wèn)題，通 過(guò)理論引入，對(duì)關(guān)系模式的規(guī)范化進(jìn)行系統(tǒng)闡述。過(guò)理論引入，對(duì)關(guān)系模式的規(guī)范化進(jìn)行系統(tǒng)闡述。 第第4 4頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 4.1.1 4.1.1 概念回顧概念回顧 關(guān)系關(guān)系：描述實(shí)體、屬性、實(shí)體間的聯(lián)系。從形式上看，它是：

4、描述實(shí)體、屬性、實(shí)體間的聯(lián)系。從形式上看，它是 一張二維表；一張二維表； 關(guān)系模式關(guān)系模式：對(duì)關(guān)系的描述；關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，關(guān)系模式是型，：對(duì)關(guān)系的描述；關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，關(guān)系模式是型， 關(guān)系是值；關(guān)系是值； 關(guān)系模式的形式化定義關(guān)系模式的形式化定義 關(guān)系模式是一個(gè)五元組：關(guān)系模式是一個(gè)五元組：R(U, D, DOM, F)R(U, D, DOM, F)，其中，其中 R R：關(guān)系名；：關(guān)系名； U U：組成該關(guān)系的屬性名集合：組成該關(guān)系的屬性名集合一組屬性一組屬性U U； D D：屬性組：屬性組U U中各屬性所的域；中各屬性所的域； DOMDOM：屬性向域的映象集合：屬性向域的映象集合 F F：屬性間

5、數(shù)據(jù)的依賴(lài)關(guān)系集合：屬性間數(shù)據(jù)的依賴(lài)關(guān)系集合 第第5 5頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 4.1.2 4.1.2 關(guān)系模式中可能存在的異常關(guān)系模式中可能存在的異常 例例1 1：要求設(shè)計(jì)學(xué)生要求設(shè)計(jì)學(xué)生- -課程數(shù)據(jù)庫(kù)，其中課程數(shù)據(jù)庫(kù)，其中:SNO:SNO：學(xué)生學(xué)號(hào)，：學(xué)生學(xué)號(hào)，SN SN ： 學(xué)生姓名，學(xué)生姓名，AGEAGE：學(xué)生年齡，：學(xué)生年齡，DEPT DEPT ：學(xué)生所在的系別，：學(xué)生所在的系別，MNMN： 系主任名，系主任名，CNO CNO ：課程號(hào)，：課程號(hào)，SCORE SCORE ：成績(jī)。：成績(jī)。 假設(shè)用單一的關(guān)系模式假設(shè)用

6、單一的關(guān)系模式 SDCSDC來(lái)表示，則來(lái)表示，則關(guān)系模式關(guān)系模式SDCSDC如下：如下： SDCSDC（SNOSNO，SNSN，AGEAGE，DEPTDEPT，MNMN，CNOCNO，SCORESCORE） 現(xiàn)實(shí)世界已知事實(shí)的語(yǔ)義：現(xiàn)實(shí)世界已知事實(shí)的語(yǔ)義： 一個(gè)系有若干學(xué)生，一個(gè)學(xué)生只屬于一個(gè)系；一個(gè)系有若干學(xué)生，一個(gè)學(xué)生只屬于一個(gè)系； 一個(gè)系只有一名系主任；一個(gè)系只有一名系主任； 一個(gè)學(xué)生可以選修多門(mén)課程，每門(mén)課程有多名學(xué)生選修；一個(gè)學(xué)生可以選修多門(mén)課程，每門(mén)課程有多名學(xué)生選修； 每個(gè)學(xué)生所學(xué)的每門(mén)課程都有一個(gè)成績(jī)。每個(gè)學(xué)生所學(xué)的每門(mén)課程都有一個(gè)成績(jī)。 SNO SN AGE DEPT MN

7、CNO SCORE S1趙紅 20計(jì)算機(jī) 張文斌 C190 S1趙紅 20計(jì)算機(jī) 張文斌 C285 S2王小明 17外語(yǔ) 劉偉華 C557 S2王小明 17外語(yǔ) 劉偉華 C680 S2王小明 17外語(yǔ) 劉偉華 C7 S2王小明 17外語(yǔ) 劉偉華 C470 S3吳小林 19信息 劉偉華 C175 S3吳小林 19信息 劉偉華 C270 S3吳小林 19信息 劉偉華 C485 S4張濤 22自動(dòng)化 鐘志強(qiáng) C193 關(guān)關(guān) 系系 SDC 第第7 7頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 存在的問(wèn)題存在的問(wèn)題 在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的操作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下幾方面的

8、問(wèn)題。在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的操作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下幾方面的問(wèn)題。 數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)冗余 如果一個(gè)系有多名學(xué)生或該學(xué)生選修了多門(mén)課程，則如果一個(gè)系有多名學(xué)生或該學(xué)生選修了多門(mén)課程，則系名稱(chēng)和系主系名稱(chēng)和系主 任姓名任姓名就要存儲(chǔ)多次，學(xué)生的姓名、年齡等信息也要存儲(chǔ)多次；就要存儲(chǔ)多次，學(xué)生的姓名、年齡等信息也要存儲(chǔ)多次； 操作異常（更新異常、插入異常、刪除異常）操作異常（更新異常、插入異常、刪除異常） 由于數(shù)據(jù)的冗余，在對(duì)數(shù)據(jù)操作時(shí)會(huì)引起各種異常：由于數(shù)據(jù)的冗余，在對(duì)數(shù)據(jù)操作時(shí)會(huì)引起各種異常： 更新異常更新異常：如果：如果某系更換系主任或更換系名某系更換系主任或更換系名后，系統(tǒng)必須修改與該后，系統(tǒng)必須修改與該 系

9、所有學(xué)生有關(guān)的每一個(gè)元組；若有一個(gè)元組中的數(shù)據(jù)未更改，就系所有學(xué)生有關(guān)的每一個(gè)元組；若有一個(gè)元組中的數(shù)據(jù)未更改，就 會(huì)造成這個(gè)系主任姓名不一致現(xiàn)象。會(huì)造成這個(gè)系主任姓名不一致現(xiàn)象。 數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)冗余 ，更新數(shù)據(jù)時(shí)，維護(hù)數(shù)據(jù)完整性代價(jià)大，更新數(shù)據(jù)時(shí)，維護(hù)數(shù)據(jù)完整性代價(jià)大 第第8 8頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 操作異常操作異常 插入異常插入異常：如果一個(gè)系剛成立，無(wú)學(xué)生，或者雖然有學(xué)：如果一個(gè)系剛成立，無(wú)學(xué)生，或者雖然有學(xué) 生但尚未安排課程，那么就無(wú)法把這個(gè)系及其負(fù)責(zé)人的生但尚未安排課程，那么就無(wú)法把這個(gè)系及其負(fù)責(zé)人的 信息加入數(shù)據(jù)庫(kù)

10、。信息加入數(shù)據(jù)庫(kù)。 應(yīng)該插入而未被插入應(yīng)該插入而未被插入 刪除異常刪除異常：如果某個(gè)系的學(xué)生全部畢業(yè)了，：如果某個(gè)系的學(xué)生全部畢業(yè)了， 我們?cè)趧h除我們?cè)趧h除 該系學(xué)生信息的同時(shí)，把這個(gè)系及其系主任的信息也丟該系學(xué)生信息的同時(shí)，把這個(gè)系及其系主任的信息也丟 掉了。掉了。 不該刪除的數(shù)據(jù)被刪掉不該刪除的數(shù)據(jù)被刪掉 第第9 9頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 結(jié)論：結(jié)論： SDCSDC關(guān)系模式不是一個(gè)好的關(guān)系模式。關(guān)系模式不是一個(gè)好的關(guān)系模式。 “好好”的關(guān)系模式：的關(guān)系模式：不會(huì)發(fā)生插入異常、刪除異常、更不會(huì)發(fā)生插入異常、刪除異常、更 新異

11、常，數(shù)據(jù)冗余應(yīng)盡可能少新異常，數(shù)據(jù)冗余應(yīng)盡可能少。 如果將關(guān)系模式如果將關(guān)系模式SDCSDC劃分為三個(gè)關(guān)系模式劃分為三個(gè)關(guān)系模式S(Sno, SNS(Sno, SN，AGEAGE， DEPT)DEPT)、SC(Sno,Cno,Score )SC(Sno,Cno,Score )和和D(dept, MN )D(dept, MN )，可基本解決，可基本解決 以上問(wèn)題，但分解后是否是最佳的模式，也不是絕對(duì)的。以上問(wèn)題，但分解后是否是最佳的模式，也不是絕對(duì)的。 SNOSNAGEDEPT S1趙紅趙紅 20計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) S2王小明王小明 17外語(yǔ)外語(yǔ) S3吳小林吳小林 19信息信息 S4張濤張濤 22自動(dòng)

12、化自動(dòng)化 D DEPTMN 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 張文斌張文斌 外語(yǔ)外語(yǔ) 劉偉華劉偉華 信息信息 劉偉華劉偉華 自動(dòng)化自動(dòng)化 鐘志強(qiáng)鐘志強(qiáng) S SNOCNOSCORE S1C190 S1C285 S2C557 S2C680 S2C7 S2C470 S3C175 S3C270 S3C485 S4C193 SC 第第1111頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 4.1.3 4.1.3 關(guān)系模式中存在異常的原因關(guān)系模式中存在異常的原因 事實(shí)上，事實(shí)上，異常現(xiàn)象產(chǎn)生的根源，就是由于關(guān)系模式中屬性間異?，F(xiàn)象產(chǎn)生的根源，就是由于關(guān)系模式中屬性間 存在著復(fù)雜的依

13、賴(lài)關(guān)系存在著復(fù)雜的依賴(lài)關(guān)系。如學(xué)生學(xué)號(hào)和學(xué)生姓名、學(xué)生學(xué)號(hào)。如學(xué)生學(xué)號(hào)和學(xué)生姓名、學(xué)生學(xué)號(hào) 和系名稱(chēng)、系名稱(chēng)和系主任之間都存在著依賴(lài)關(guān)系，這種依和系名稱(chēng)、系名稱(chēng)和系主任之間都存在著依賴(lài)關(guān)系，這種依 賴(lài)都稱(chēng)為賴(lài)都稱(chēng)為數(shù)據(jù)依賴(lài)數(shù)據(jù)依賴(lài)； 數(shù)據(jù)冗余的產(chǎn)生和數(shù)據(jù)依賴(lài)有著密切的關(guān)系；數(shù)據(jù)冗余的產(chǎn)生和數(shù)據(jù)依賴(lài)有著密切的關(guān)系； 第第1212頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 數(shù)據(jù)依賴(lài)數(shù)據(jù)依賴(lài) 是一個(gè)關(guān)系內(nèi)部屬性與屬性之間的一種是一個(gè)關(guān)系內(nèi)部屬性與屬性之間的一種約束關(guān)系約束關(guān)系； 是語(yǔ)義的體現(xiàn)；是語(yǔ)義的體現(xiàn)； 是現(xiàn)實(shí)世界屬性間相互聯(lián)系的抽象；是現(xiàn)實(shí)世界屬

14、性間相互聯(lián)系的抽象； 是數(shù)據(jù)內(nèi)在的性質(zhì)；是數(shù)據(jù)內(nèi)在的性質(zhì)； 數(shù)據(jù)依賴(lài)的類(lèi)型數(shù)據(jù)依賴(lài)的類(lèi)型 函數(shù)依賴(lài)函數(shù)依賴(lài)（Functional DependencyFunctional Dependency，簡(jiǎn)記為，簡(jiǎn)記為FDFD） 多值依賴(lài)多值依賴(lài)（Multivalued DependencyMultivalued Dependency，簡(jiǎn)記為，簡(jiǎn)記為MVDMVD） 其他其他 第第1313頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 如何構(gòu)造一個(gè)好的關(guān)系模式？如何構(gòu)造一個(gè)好的關(guān)系模式？ 消除關(guān)系模式中的數(shù)據(jù)冗余，更新異常，插入異常和刪消除關(guān)系模式中的數(shù)據(jù)冗余，

15、更新異常，插入異常和刪 除異常除異常 如何改造關(guān)系模式？如何改造關(guān)系模式？ 如何把一個(gè)不好的關(guān)系模式分解改造為一個(gè)好的關(guān)系模如何把一個(gè)不好的關(guān)系模式分解改造為一個(gè)好的關(guān)系模 式，式，應(yīng)分析一個(gè)關(guān)系模式有哪些數(shù)據(jù)依賴(lài)，消除那些不應(yīng)分析一個(gè)關(guān)系模式有哪些數(shù)據(jù)依賴(lài)，消除那些不 合適的數(shù)據(jù)依賴(lài)合適的數(shù)據(jù)依賴(lài)，這就是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程中要討論，這就是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程中要討論 的規(guī)范化理論問(wèn)題的規(guī)范化理論問(wèn)題。 第第1414頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 4.2 4.2 關(guān)系模式的規(guī)范化關(guān)系模式的規(guī)范化 關(guān)系規(guī)范化理論關(guān)系規(guī)范化理論正是用來(lái)改造

16、關(guān)系模式，正是用來(lái)改造關(guān)系模式，通過(guò)分解關(guān)系模式通過(guò)分解關(guān)系模式 來(lái)消除其中不合適的數(shù)據(jù)依賴(lài)來(lái)消除其中不合適的數(shù)據(jù)依賴(lài)，以解決插入異常、刪除異常、，以解決插入異常、刪除異常、 更新異常和數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題。更新異常和數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題。 4.2.1 4.2.1 函數(shù)依賴(lài)函數(shù)依賴(lài) 4.2.2 4.2.2 碼碼 4.2.3 4.2.3 范式（范式（1NF1NF，2NF2NF，3NF3NF，BCNFBCNF，4NF4NF） 第第1515頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 4.2.1 4.2.1 函數(shù)依賴(lài)函數(shù)依賴(lài) 函數(shù)依賴(lài)定義函數(shù)依賴(lài)定義 定義定義4.1 4

17、.1 設(shè)關(guān)系模式設(shè)關(guān)系模式R R（U U，F(xiàn) F），U U是屬性全集是屬性全集，F(xiàn) F是是U U上上 的函數(shù)依賴(lài)集，的函數(shù)依賴(lài)集，X X和和Y Y是是U U的子集的子集，如果對(duì)于，如果對(duì)于R R（U U）的任意一個(gè)）的任意一個(gè) 可能的關(guān)系可能的關(guān)系r r，對(duì)于對(duì)于X X的每一個(gè)具體值，的每一個(gè)具體值，Y Y都有唯一的具體的值都有唯一的具體的值 與之對(duì)應(yīng)與之對(duì)應(yīng)，則稱(chēng)，則稱(chēng)X X函數(shù)決定函數(shù)決定Y Y，或，或Y Y函數(shù)依賴(lài)于函數(shù)依賴(lài)于X X，記，記XYXY。我們。我們 稱(chēng)稱(chēng)X X為決定因素，為決定因素，Y Y為依賴(lài)因素為依賴(lài)因素。當(dāng)。當(dāng)Y Y不函數(shù)依賴(lài)于不函數(shù)依賴(lài)于X X時(shí)，記作：時(shí)，記作： X

18、YXY。當(dāng)。當(dāng)XYXY且且YXYX時(shí)，則記作：時(shí)，則記作：X YX Y。 理解：理解：所謂函數(shù)依賴(lài)是指一個(gè)或一組屬性的值可以決定其它所謂函數(shù)依賴(lài)是指一個(gè)或一組屬性的值可以決定其它 屬性的值屬性的值。函數(shù)依賴(lài)正如一個(gè)函數(shù)。函數(shù)依賴(lài)正如一個(gè)函數(shù) y = f(x) y = f(x) ，x x的值給定的值給定 后，后，y y的值也就唯一地確定了。的值也就唯一地確定了。 第第1616頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 對(duì)于關(guān)系模式對(duì)于關(guān)系模式SDCSDC，有，有： U=SNOU=SNO，SNSN，AGEAGE，DEPTDEPT，MNMN，CNOCN

19、O，SCORESCORE F=SNOF=SNOSNSN，SNOSNOAGEAGE，SNOSNODEPTDEPT，DEPTDEPTMNMN， SNOSNOMNMN，(SNO(SNO，CNO)CNO)SCORESCORE 一個(gè)一個(gè)SNOSNO有多個(gè)有多個(gè)SCORESCORE的值與之對(duì)應(yīng)，因此的值與之對(duì)應(yīng)，因此SCORESCORE不能不能 唯一地確定，即唯一地確定，即SCORESCORE不能函數(shù)依賴(lài)于不能函數(shù)依賴(lài)于SNOSNO， 所以有：所以有：SNO SCORESNO SCORE， 同樣有：同樣有：CNO SCORECNO SCORE。 但是但是SCORESCORE可以被（可以被（SNOSNO，C

20、NOCNO）唯一地確定。所以可）唯一地確定。所以可 表示為：（表示為：（SNOSNO，CNOCNO）SCORESCORE。 第第1717頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 1 1、函數(shù)依賴(lài)說(shuō)明、函數(shù)依賴(lài)說(shuō)明 1 1）函數(shù)依賴(lài)與屬性間的聯(lián)系有關(guān)）函數(shù)依賴(lài)與屬性間的聯(lián)系有關(guān) 對(duì)于關(guān)系模式對(duì)于關(guān)系模式R R ，U U為屬性集合，為屬性集合，X X、Y Y為其屬性子集為其屬性子集，根據(jù)，根據(jù) 函數(shù)依賴(lài)定義和實(shí)體間聯(lián)系的定義，函數(shù)依賴(lài)定義和實(shí)體間聯(lián)系的定義，可得出如下結(jié)論可得出如下結(jié)論： 1 1）若）若X X和和Y Y是是1:11:1的聯(lián)系，則存在

21、函數(shù)依賴(lài)的聯(lián)系，則存在函數(shù)依賴(lài)XY XY 和和YXYX； 2 2）若）若X X和和Y Y是是1:n1:n的聯(lián)系，則存在函數(shù)依賴(lài)的聯(lián)系，則存在函數(shù)依賴(lài)YXYX； 3 3）若）若X X和和Y Y是是m:nm:n的聯(lián)系，則的聯(lián)系，則X X和和Y Y之間不存在函數(shù)依賴(lài)關(guān)系。之間不存在函數(shù)依賴(lài)關(guān)系。 第第1818頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 以關(guān)系模式以關(guān)系模式SDCSDC為例為例 系與系主任是系與系主任是1:11:1，故有，故有deptmndeptmn和和mndeptmndept； 系與學(xué)生是系與學(xué)生是1:n1:n，故有，故有sno sno

22、 dept dept 學(xué)生與課程是學(xué)生與課程是m:nm:n，故，故snosno和和cnocno之間不存在函數(shù)依賴(lài)之間不存在函數(shù)依賴(lài) 由于函數(shù)依賴(lài)與屬性之間的聯(lián)系類(lèi)型有關(guān)，所以在確定屬性間由于函數(shù)依賴(lài)與屬性之間的聯(lián)系類(lèi)型有關(guān)，所以在確定屬性間 的函數(shù)依賴(lài)時(shí)，可以從的函數(shù)依賴(lài)時(shí)，可以從分析屬性間的聯(lián)系分析屬性間的聯(lián)系入手，便可入手，便可確定屬確定屬 性間的函數(shù)依賴(lài)性間的函數(shù)依賴(lài)。 第第1919頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 1 1、函數(shù)依賴(lài)說(shuō)明、函數(shù)依賴(lài)說(shuō)明 2 2）函數(shù)依賴(lài)是）函數(shù)依賴(lài)是語(yǔ)義范疇語(yǔ)義范疇的概念。的概念。 只能根據(jù)數(shù)據(jù)的語(yǔ)

23、義來(lái)確定函數(shù)依賴(lài)只能根據(jù)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義來(lái)確定函數(shù)依賴(lài)。 例如，例如，“姓名姓名年齡年齡”這個(gè)函數(shù)依賴(lài)只有在不允許有同這個(gè)函數(shù)依賴(lài)只有在不允許有同 名人時(shí)成立。名人時(shí)成立。 例如，如果允許一個(gè)職工只有一個(gè)電話(huà)號(hào)碼，那么，職例如，如果允許一個(gè)職工只有一個(gè)電話(huà)號(hào)碼，那么，職 工號(hào)確定了，則其電話(huà)號(hào)碼也就隨之確定了。工號(hào)確定了，則其電話(huà)號(hào)碼也就隨之確定了。 設(shè)計(jì)者可以對(duì)現(xiàn)實(shí)世界做強(qiáng)制規(guī)定；關(guān)系模式的設(shè)計(jì)者可以對(duì)現(xiàn)實(shí)世界做強(qiáng)制規(guī)定；關(guān)系模式的所有關(guān)系實(shí)所有關(guān)系實(shí) 例例都要滿(mǎn)足約束條件。都要滿(mǎn)足約束條件。 第第2020頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論

24、1 1、函數(shù)依賴(lài)說(shuō)明、函數(shù)依賴(lài)說(shuō)明 3 3）函數(shù)依賴(lài)關(guān)系的存在與時(shí)間無(wú)關(guān)）函數(shù)依賴(lài)關(guān)系的存在與時(shí)間無(wú)關(guān) 必須根據(jù)語(yǔ)義來(lái)確定屬性之間的函數(shù)依賴(lài)，而不能單憑某一必須根據(jù)語(yǔ)義來(lái)確定屬性之間的函數(shù)依賴(lài)，而不能單憑某一 時(shí)刻關(guān)系中的實(shí)際數(shù)據(jù)值來(lái)判斷。時(shí)刻關(guān)系中的實(shí)際數(shù)據(jù)值來(lái)判斷。 4 4）函數(shù)依賴(lài)可以保證關(guān)系分解的無(wú)損連接性）函數(shù)依賴(lài)可以保證關(guān)系分解的無(wú)損連接性 設(shè)設(shè)R R（X X，Y Y，Z Z），），X X、Y Y、Z Z為不相交的屬性集合，如果為不相交的屬性集合，如果X XY Y或或 X XZ Z則有則有R R（X X，Y Y，Z Z）=RX=RX，YYRXRX，ZZ，其中，其中RXRX，YY表表

25、 示關(guān)系示關(guān)系R R在屬性（在屬性（X X，Y Y）上的投影，）上的投影，即即R R等于兩個(gè)分別含決定等于兩個(gè)分別含決定 因素因素X X的投影關(guān)系的投影關(guān)系（分別是（分別是RXRX，YY與與RXRX，ZZ）在在X X上的自然上的自然 連接連接，這樣便保證了，這樣便保證了關(guān)系關(guān)系R R分解后不會(huì)丟失原有的信息，稱(chēng)分解后不會(huì)丟失原有的信息，稱(chēng) 作作關(guān)系分解的無(wú)損連接性關(guān)系分解的無(wú)損連接性。 第第2121頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 2 2、函數(shù)依賴(lài)的基本性質(zhì)、函數(shù)依賴(lài)的基本性質(zhì) （1 1） 投影性投影性 根據(jù)平凡的函數(shù)依賴(lài)的定義可知，一

26、組屬性函數(shù)決定它的所有子集。例如，根據(jù)平凡的函數(shù)依賴(lài)的定義可知，一組屬性函數(shù)決定它的所有子集。例如， 在關(guān)系在關(guān)系SDCSDC中，（中，（SNOSNO，CNOCNO）SNOSNO和（和（SNOSNO，CNOCNO）CNOCNO。 說(shuō)明：投影性產(chǎn)生的是平凡的函數(shù)依賴(lài)。說(shuō)明：投影性產(chǎn)生的是平凡的函數(shù)依賴(lài)。 （2 2） 擴(kuò)張性擴(kuò)張性 若若XYXY且且WZWZ，則（，則（X X，W W）（Y Y，Z Z）。例如，）。例如，SNOSNO（SNSN，AGEAGE），）， DEPTMNDEPTMN，則有（，則有（SNOSNO，DEPTDEPT）（SNSN，AGEAGE，MNMN）。）。 說(shuō)明：擴(kuò)張性實(shí)現(xiàn)了兩

27、函數(shù)依賴(lài)決定因素與被決定因素的分別合并后扔保持說(shuō)明：擴(kuò)張性實(shí)現(xiàn)了兩函數(shù)依賴(lài)決定因素與被決定因素的分別合并后扔保持 決定關(guān)系。決定關(guān)系。 第第2222頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 2 2、函數(shù)依賴(lài)的基本性質(zhì)、函數(shù)依賴(lài)的基本性質(zhì) (3) (3) 合并性合并性 若若XYXY且且XZXZ則必有則必有XX（Y Y，Z Z）。例如，在關(guān)系）。例如，在關(guān)系SDCSDC中，中，SNOSNO（SNSN， AGEAGE），），SNODEPTSNODEPT，則有，則有SNO SNO （SNSN，AGEAGE，DEPTDEPT）。）。 說(shuō)明：決定因素相同的

28、兩函數(shù)依賴(lài)，他們的被決定因素合并后，函數(shù)依說(shuō)明：決定因素相同的兩函數(shù)依賴(lài)，他們的被決定因素合并后，函數(shù)依 賴(lài)關(guān)系依然保持。賴(lài)關(guān)系依然保持。 (4) (4) 分解性分解性 若若XX（Y Y，Z Z），則），則XYXY且且XZXZ。很顯然，分解性為合并性的逆過(guò)程。很顯然，分解性為合并性的逆過(guò)程。 說(shuō)明：決定因素能決定全部，當(dāng)然也能決定全部中的一部分。說(shuō)明：決定因素能決定全部，當(dāng)然也能決定全部中的一部分。 由合并性和分解性，很容易得到以下事實(shí)：由合并性和分解性，很容易得到以下事實(shí)： XA1XA1，A2A2，,An,An成立的充分必要條件是成立的充分必要條件是XAiXAi（i=1,2,i=1,2,n,

29、n）成立。）成立。 第第2323頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 3 3、函數(shù)依賴(lài)分類(lèi)、函數(shù)依賴(lài)分類(lèi) 函數(shù)依賴(lài)分類(lèi)及其定義函數(shù)依賴(lài)分類(lèi)及其定義 1 1）平凡函數(shù)依賴(lài)（）平凡函數(shù)依賴(lài)（Trivial FDTrivial FD）和）和 非平凡函數(shù)依賴(lài)非平凡函數(shù)依賴(lài) （Nontrivial FDNontrivial FD） 2 2）完全函數(shù)依賴(lài)（）完全函數(shù)依賴(lài)（Full FDFull FD）和部分函數(shù)依賴(lài)（）和部分函數(shù)依賴(lài)（Partial FDPartial FD） 3 3）傳遞函數(shù)依賴(lài)（）傳遞函數(shù)依賴(lài)（Transitive FDTransi

30、tive FD） 第第2424頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 1 1）平凡函數(shù)依賴(lài)與非平凡函數(shù)依賴(lài)）平凡函數(shù)依賴(lài)與非平凡函數(shù)依賴(lài) 在關(guān)系模式在關(guān)系模式R(U)R(U)中，對(duì)于中，對(duì)于U U的子集的子集X X和和Y Y： 如果如果XYXY，但，但Y Y X X，則稱(chēng)，則稱(chēng)XYXY是是平凡的函數(shù)依賴(lài)；平凡的函數(shù)依賴(lài)； 如果如果XYXY，但，但Y Y X, X, 則稱(chēng)則稱(chēng)XYXY是是非平凡的函數(shù)依賴(lài)；非平凡的函數(shù)依賴(lài)； 若若XYXY，則，則X X稱(chēng)為這個(gè)函數(shù)依賴(lài)的決定屬性組，也稱(chēng)為決定因素。稱(chēng)為這個(gè)函數(shù)依賴(lài)的決定屬性組，也稱(chēng)為決定因素。 注

31、：注：對(duì)于任一關(guān)系模式，平凡函數(shù)依賴(lài)都是必然成立的，它不對(duì)于任一關(guān)系模式，平凡函數(shù)依賴(lài)都是必然成立的，它不 反映新的語(yǔ)義，若不特別聲明，我們總是討論非平凡的函數(shù)依賴(lài)。反映新的語(yǔ)義，若不特別聲明，我們總是討論非平凡的函數(shù)依賴(lài)。 第第2525頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 例例1 1：在關(guān)系：在關(guān)系SC(Sno, Cno, score)SC(Sno, Cno, score)中中 (Sno, Cno) (Sno, Cno) scorescore，但，但score score （CnoCno，SnoSno） (Sno, Cno) Sno(Sn

32、o, Cno) Sno，但，但Sno Sno (Sno, Cno) (Sno, Cno) 非平凡函數(shù)依賴(lài)：非平凡函數(shù)依賴(lài)： (Sno, Cno) (Sno, Cno) scorescore 平凡函數(shù)依賴(lài)：平凡函數(shù)依賴(lài)： (Sno, Cno) (Sno, Cno) Sno Sno (Sno, Cno) Cno (Sno, Cno) Cno 第第2626頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 2 2）完全函數(shù)依賴(lài)與部分函數(shù)依賴(lài)）完全函數(shù)依賴(lài)與部分函數(shù)依賴(lài) 定義定義4.2 4.2 在在R(U)R(U)中，中， 如果如果XYXY，并且對(duì)于，并且對(duì)于X

33、 X的任何一個(gè)真子集的任何一個(gè)真子集X X，都有，都有X X Y, Y, 則則 稱(chēng)稱(chēng)Y Y對(duì)對(duì)X X完全函數(shù)依賴(lài)完全函數(shù)依賴(lài)，記作，記作X Y;X Y; 若若XYXY，但，但Y Y不完全函數(shù)依賴(lài)于不完全函數(shù)依賴(lài)于X X，則稱(chēng)，則稱(chēng)Y Y對(duì)對(duì)X X部分函數(shù)依賴(lài)部分函數(shù)依賴(lài)， 記作記作X X Y Y。 F P 第第2727頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 例例1: 1: 在關(guān)系在關(guān)系SC(Sno, Cno, score)SC(Sno, Cno, score)中中 由于：由于： (Sno, Cno) (Sno, Cno) scorescore

34、 ，Sno scoreSno score，Cno scoreCno score 因此：因此：(Sno, Cno) (Sno, Cno) scorescore（完全函數(shù)依賴(lài)）（完全函數(shù)依賴(lài)） 由于：由于： (Sno, Cno) (Sno, Cno) deptdept ，Sno Sno deptdept 因此：因此： (Sno, Cno) (Sno, Cno) deptdept （部分函數(shù)依賴(lài)（部分函數(shù)依賴(lài)） 由定義由定義4.24.2可知，只有當(dāng)決定因素是組合屬性時(shí)，討論部分函數(shù)可知，只有當(dāng)決定因素是組合屬性時(shí)，討論部分函數(shù) 依賴(lài)才有意義，當(dāng)決定因素是單屬性時(shí)，都是完全函數(shù)依賴(lài)。依賴(lài)才有意義，當(dāng)決

35、定因素是單屬性時(shí)，都是完全函數(shù)依賴(lài)。 F P 第第2828頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 3 3）傳遞函數(shù)依賴(lài)）傳遞函數(shù)依賴(lài) 定義定義4.3 4.3 設(shè)有關(guān)系模式設(shè)有關(guān)系模式R R（U U），），U U是屬性全集，是屬性全集，X X，Y Y，Z Z是是 U U的子集，若的子集，若XYXY（Y Y X X），但），但YXYX，而，而YZYZ，則稱(chēng)，則稱(chēng)Z Z對(duì)對(duì)X X傳傳 遞函數(shù)依賴(lài)遞函數(shù)依賴(lài), ,記作：記作：X ZX Z。 注意：如果有注意：如果有YXYX，則，則X YX Y，這時(shí)稱(chēng)，這時(shí)稱(chēng)Z Z對(duì)對(duì)X X直接函數(shù)依賴(lài)直接函數(shù)依賴(lài) ，

36、而不是傳遞函數(shù)依賴(lài)。，而不是傳遞函數(shù)依賴(lài)。 t 第第2929頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 例例1: 1: 在關(guān)系在關(guān)系SDCSDC中，有中，有 Sno deptSno dept， deptdept Sno Sno ，deptdept snosno， 而而dept mndept mn 則稱(chēng)：則稱(chēng)：mnmn傳遞函數(shù)依賴(lài)于傳遞函數(shù)依賴(lài)于SnoSno，記作，記作Sno mnSno mn t 返回本節(jié) 第第3030頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 4.2.2 4.2.2 碼碼 定義定義

37、4.44.4：設(shè)設(shè)K K為為R R（U,FU,F）中的屬性或?qū)傩越M合。若）中的屬性或?qū)傩越M合。若K K F F U U， 則則K K稱(chēng)為稱(chēng)為R R的的侯選碼侯選碼（Candidate KeyCandidate Key）；若候選碼多于一個(gè)）；若候選碼多于一個(gè) ，則選定其中的一個(gè)做為，則選定其中的一個(gè)做為主碼主碼（Primary KeyPrimary Key）；）； 主屬性與非主屬性主屬性與非主屬性 包含在任何一個(gè)候選碼中的屬性包含在任何一個(gè)候選碼中的屬性 ，稱(chēng)為，稱(chēng)為主屬性主屬性 不包含在任何碼中的屬性稱(chēng)為不包含在任何碼中的屬性稱(chēng)為非主屬性非主屬性或非碼屬性或非碼屬性 最簡(jiǎn)單情況：一個(gè)屬性是碼；

38、最簡(jiǎn)單情況：一個(gè)屬性是碼； 最極端情況：整個(gè)屬性組最極端情況：整個(gè)屬性組U U是碼，也稱(chēng)是碼，也稱(chēng)全碼全碼（ALL-KEYALL-KEY）；）； 第第3131頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 外碼外碼 定義定義4.5 4.5 ：若關(guān)系模式：若關(guān)系模式R R中屬性或?qū)傩越M中屬性或?qū)傩越MX X并非并非R R的碼，但的碼，但X X是是 另一個(gè)關(guān)系模式的碼，則稱(chēng)另一個(gè)關(guān)系模式的碼，則稱(chēng)X X是是R R的外部碼或外部關(guān)系鍵（的外部碼或外部關(guān)系鍵（ Foreign keyForeign key），也稱(chēng)），也稱(chēng)外碼或外鍵外碼或外鍵； 如在如在SCSC

39、（SnoSno，CnoCno，ScoreScore）中，）中，SnoSno不是碼，但不是碼，但SnoSno是關(guān)系模式是關(guān)系模式S S （SnoSno，snsn，ageage，deptdept）的碼，則）的碼，則SnoSno是關(guān)系模式是關(guān)系模式SCSC的外部碼；的外部碼； 主碼與外部碼一起提供了表示關(guān)系間聯(lián)系的手段主碼與外部碼一起提供了表示關(guān)系間聯(lián)系的手段。如關(guān)系模式。如關(guān)系模式S S與與 SCSC的聯(lián)系就是通過(guò)的聯(lián)系就是通過(guò)SNOSNO這個(gè)在這個(gè)在S S中是主碼又在中是主碼又在SCSC中是外碼的屬性來(lái)中是外碼的屬性來(lái) 體現(xiàn)的。體現(xiàn)的。 返回本節(jié) 第第3232頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用

40、-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 4.2.3 4.2.3 范式范式 關(guān)系模式的好與壞，用什么標(biāo)準(zhǔn)衡量？這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是關(guān)系模關(guān)系模式的好與壞，用什么標(biāo)準(zhǔn)衡量？這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是關(guān)系模 式的式的范式（范式（Normal FormsNormal Forms，簡(jiǎn)記為，簡(jiǎn)記為NFNF）； 范式范式是符合某一種級(jí)別是符合某一種級(jí)別規(guī)范化要求規(guī)范化要求的關(guān)系模式的集合的關(guān)系模式的集合； 范式的種類(lèi)與數(shù)據(jù)依賴(lài)有著直接的聯(lián)系，基于范式的種類(lèi)與數(shù)據(jù)依賴(lài)有著直接的聯(lián)系，基于FDFD（函數(shù)依賴(lài)（函數(shù)依賴(lài) ）的范式有）的范式有1NF1NF、2NF2NF、3NF3NF、BCNFBCNF等多種。等多種。 某一

41、關(guān)系模式某一關(guān)系模式R R為第為第n n范式范式，可簡(jiǎn)記為，可簡(jiǎn)記為RnNFRnNF。 第第3333頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 各范式之間的關(guān)系各范式之間的關(guān)系 1NF 2NF 3NF BCNF 4NF 5NF 第第3434頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 范式間的關(guān)系范式間的關(guān)系 如果一個(gè)關(guān)系滿(mǎn)足某個(gè)范式要求如果一個(gè)關(guān)系滿(mǎn)足某個(gè)范式要求, ,則它也會(huì)滿(mǎn)足較其級(jí)別低則它也會(huì)滿(mǎn)足較其級(jí)別低 的所有范式的要求。的所有范式的要求。 一個(gè)低一級(jí)范式的關(guān)系模式一個(gè)低一級(jí)范式的關(guān)系模式

42、, ,通過(guò)通過(guò)模式分解模式分解( (投影運(yùn)算投影運(yùn)算) )可以可以 轉(zhuǎn)化為若干個(gè)高一級(jí)范式的關(guān)系模式的集合轉(zhuǎn)化為若干個(gè)高一級(jí)范式的關(guān)系模式的集合, ,這個(gè)過(guò)程叫做這個(gè)過(guò)程叫做 規(guī)范化規(guī)范化； 用幾個(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)系去取代原來(lái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的關(guān)系的過(guò)程叫做用幾個(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)系去取代原來(lái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的關(guān)系的過(guò)程叫做關(guān)關(guān) 系規(guī)范化系規(guī)范化。規(guī)范化理論是圍繞著范式建立的。規(guī)范化理論是圍繞著范式建立的。 第第3535頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 1 1）第一范式）第一范式1NF1NF 定義定義4.6 4.6 如果關(guān)系模式如果關(guān)系模式R R的所有屬性均為簡(jiǎn)單屬性，

43、即的所有屬性均為簡(jiǎn)單屬性，即每個(gè)每個(gè) 屬性都是不可再分的屬性都是不可再分的，則稱(chēng)，則稱(chēng)R R屬于第一范式，簡(jiǎn)稱(chēng)屬于第一范式，簡(jiǎn)稱(chēng)1NF1NF，記作，記作 R1NFR1NF。 1NF1NF要求要求屬性是原子的屬性是原子的； 第一范式是對(duì)關(guān)系模式的最起碼的要求。第一范式是對(duì)關(guān)系模式的最起碼的要求。不滿(mǎn)足第一范式的不滿(mǎn)足第一范式的 數(shù)據(jù)庫(kù)模式不能稱(chēng)為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)庫(kù)模式不能稱(chēng)為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)； 但滿(mǎn)足第一范式的關(guān)系模式并不一定是一個(gè)好的關(guān)系模式。但滿(mǎn)足第一范式的關(guān)系模式并不一定是一個(gè)好的關(guān)系模式。 第第3636頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論

44、2 2）第二范式）第二范式2NF2NF 定義定義4.7 4.7 若若R1NFR1NF，且，且每一個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴(lài)于任意每一個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴(lài)于任意 一個(gè)候選碼一個(gè)候選碼，則，則R2NF R2NF ； 例例1 1：在關(guān)系模式在關(guān)系模式SDCSDC（SNOSNO，SNSN，AGEAGE，DEPTDEPT，MNMN，CNOCNO，SCORESCORE） 中，它的候選碼是（中，它的候選碼是（SNOSNO，CNOCNO），函數(shù)依賴(lài)關(guān)系有：），函數(shù)依賴(lài)關(guān)系有： （SNOSNO，CNOCNO） f f SCORE SCORE SNOSNSNOSN，（，（SNOSNO，CNOCNO） p p SN

45、SN SNOAGESNOAGE，（，（SNOSNO，CNOCNO） p p AGE AGE SNODEPTSNODEPT，（，（SNOSNO，CNOCNO） p p DEPTDEPT，DEPTMN DEPTMN SNO SNO t t MN, MN, （SNOSNO，CNOCNO） p p MNMN 結(jié)論：和結(jié)論：和2NF2NF定義相違背，故定義相違背，故scsc不是不是2NF2NF 第第3737頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 一個(gè)關(guān)系模式不是一個(gè)關(guān)系模式不是2NF2NF，就會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題（，就會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題（SDCSDC）：）： (

46、1) (1) 插入異常插入異常：假設(shè)：假設(shè)SnoSno0310203102，deptdeptISIS的學(xué)生還未選課，因的學(xué)生還未選課，因 課程號(hào)是主屬性，因此該學(xué)生的信息無(wú)法插入課程號(hào)是主屬性，因此該學(xué)生的信息無(wú)法插入SDC SDC 。 (2) (2) 刪除異常刪除異常：假定某個(gè)學(xué)生本來(lái)只選修了：假定某個(gè)學(xué)生本來(lái)只選修了3 3號(hào)課程這一門(mén)課?，F(xiàn)號(hào)課程這一門(mén)課?，F(xiàn) 在因其他原因，在因其他原因，3 3號(hào)課程也不選修了。因課程號(hào)是主屬性，此操作號(hào)課程也不選修了。因課程號(hào)是主屬性，此操作 將導(dǎo)致該學(xué)生信息的整個(gè)元組都要?jiǎng)h除。將導(dǎo)致該學(xué)生信息的整個(gè)元組都要?jiǎng)h除。 (4) (4) 修改復(fù)雜修改復(fù)雜：例如學(xué)

47、生轉(zhuǎn)系（修改此學(xué)生的：例如學(xué)生轉(zhuǎn)系（修改此學(xué)生的deptdept值）如果這個(gè)值）如果這個(gè) 學(xué)生選修了學(xué)生選修了K K門(mén)課，則必須無(wú)遺漏地修改門(mén)課，則必須無(wú)遺漏地修改K K個(gè)元組中全部個(gè)元組中全部deptdept。 (3) (3) 數(shù)據(jù)冗余度大數(shù)據(jù)冗余度大：如果一個(gè)學(xué)生選修了：如果一個(gè)學(xué)生選修了1010門(mén)課程，那么他的門(mén)課程，那么他的snsn 、ageage、deptdept等值就要重復(fù)存儲(chǔ)等值就要重復(fù)存儲(chǔ)1010次。次。 第第3838頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 2NF2NF的規(guī)范化的規(guī)范化 2NF2NF規(guī)范化是指把規(guī)范化是指把1N

48、F1NF關(guān)系模式通過(guò)關(guān)系模式通過(guò)投影分解投影分解，消除非主屬消除非主屬 性對(duì)候選關(guān)鍵字的部分函數(shù)依賴(lài)性對(duì)候選關(guān)鍵字的部分函數(shù)依賴(lài)，轉(zhuǎn)換成，轉(zhuǎn)換成2NF2NF關(guān)系模式的集合關(guān)系模式的集合 的過(guò)程。的過(guò)程。 分解時(shí)遵循的原則是分解時(shí)遵循的原則是“一事一地一事一地”，讓一個(gè)關(guān)系只描述一，讓一個(gè)關(guān)系只描述一 個(gè)實(shí)體或?qū)嶓w間的聯(lián)系。如果多于一個(gè)實(shí)體或聯(lián)系，則進(jìn)行投個(gè)實(shí)體或?qū)嶓w間的聯(lián)系。如果多于一個(gè)實(shí)體或聯(lián)系，則進(jìn)行投 影分解。影分解。 據(jù)此我們可以將關(guān)系模式據(jù)此我們可以將關(guān)系模式SDCSDC分解成兩個(gè)關(guān)系模式分解成兩個(gè)關(guān)系模式： SDSD（SNOSNO，SNSN，AGEAGE，DEPTDEPT，MNMN

49、），描述學(xué)生實(shí)體。），描述學(xué)生實(shí)體。 SCSC（SNOSNO，CNOCNO，SCORESCORE），描述學(xué)生與課程的聯(lián)系。），描述學(xué)生與課程的聯(lián)系。 第第3939頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 注：如果關(guān)系模式注：如果關(guān)系模式R R的候選碼均為單屬性，或的候選碼均為單屬性，或R R的的 全體屬性均為主屬性，則全體屬性均為主屬性，則R2NFR2NF。 例如，教師例如，教師- -課程課程- -學(xué)生關(guān)系模式學(xué)生關(guān)系模式TCSTCS（T T，C C，S S），（），（T T，C C ，S S）三個(gè)屬性的組合才是其唯一的候選關(guān)鍵字即關(guān)系鍵，）三

50、個(gè)屬性的組合才是其唯一的候選關(guān)鍵字即關(guān)系鍵，T T， C C，S S均是主屬性，不存在非主屬性，所以也不可能存在非主屬均是主屬性，不存在非主屬性，所以也不可能存在非主屬 性對(duì)候選關(guān)鍵字的部分函數(shù)依賴(lài)，因此性對(duì)候選關(guān)鍵字的部分函數(shù)依賴(lài)，因此TCS2NFTCS2NF。 第第4040頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 3 3）第三范式）第三范式3NF3NF 定義定義4.8 4.8 如果關(guān)系模式如果關(guān)系模式R R是是1NF1NF，且，且每個(gè)非主屬性都不傳遞依每個(gè)非主屬性都不傳遞依 賴(lài)于賴(lài)于R R的候選碼的候選碼，那么稱(chēng)，那么稱(chēng)R R是第三范式，是

51、第三范式，簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)3NF3NF，記作，記作 R3NF R3NF 。 3NF3NF的性質(zhì)：的性質(zhì)： 如果如果R3NFR3NF，則，則R R也是也是2NF2NF。 若若 R3NFR3NF ，則每一個(gè)，則每一個(gè)非主屬性非主屬性既既不部分依賴(lài)于碼不部分依賴(lài)于碼也也不不 傳遞依賴(lài)于碼傳遞依賴(lài)于碼； 第第4141頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 3NF3NF的規(guī)范化的規(guī)范化 3NF3NF的規(guī)范化是指的規(guī)范化是指把把2NF2NF關(guān)系模式通過(guò)投影分解，消除非主關(guān)系模式通過(guò)投影分解，消除非主 屬性對(duì)候選關(guān)鍵字的傳遞函數(shù)依賴(lài)屬性對(duì)候選關(guān)鍵字的傳遞函數(shù)依賴(lài)，

52、而轉(zhuǎn)換成，而轉(zhuǎn)換成3NF3NF關(guān)系模式集關(guān)系模式集 合的過(guò)程。合的過(guò)程。 3NF3NF規(guī)范化同樣遵循規(guī)范化同樣遵循“一事一地一事一地”原則原則。我們繼續(xù)將只屬。我們繼續(xù)將只屬 于于2NF2NF的關(guān)系模式的關(guān)系模式SDSD規(guī)范為規(guī)范為3NF3NF。根據(jù)。根據(jù)“一事一地一事一地”原則可原則可SDSD分分 解為：解為： S S（SNOSNO，SNSN，AGEAGE，DEPTDEPT），描述學(xué)生實(shí)體；），描述學(xué)生實(shí)體； D D（DEPTDEPT，MNMN），描述系的實(shí)體。），描述系的實(shí)體。 分解后分解后S S和和D D的主鍵分別為的主鍵分別為SNOSNO和和DEPTDEPT，不存在傳遞函數(shù)依，不存在傳

53、遞函數(shù)依 賴(lài)。所以賴(lài)。所以S3NFS3NF，D3NFD3NF。 第第4242頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 分析分析 關(guān)系模式關(guān)系模式SDSD由由2NF2NF分解為分解為3NF3NF后，既沒(méi)有非主屬性對(duì)碼的部后，既沒(méi)有非主屬性對(duì)碼的部 分依賴(lài)，也沒(méi)有非主屬性對(duì)碼的傳遞依賴(lài)分依賴(lài)，也沒(méi)有非主屬性對(duì)碼的傳遞依賴(lài)，解決了，解決了2NF2NF中存在的中存在的 四個(gè)問(wèn)題，因此，分解后的關(guān)系模式四個(gè)問(wèn)題，因此，分解后的關(guān)系模式S S和和D D具有以下特點(diǎn)：具有以下特點(diǎn)： （1 1）數(shù)據(jù)冗余度降低了）數(shù)據(jù)冗余度降低了。如系主任的名字存儲(chǔ)的次數(shù)與該。

54、如系主任的名字存儲(chǔ)的次數(shù)與該 系的學(xué)生人數(shù)無(wú)關(guān)，只在關(guān)系系的學(xué)生人數(shù)無(wú)關(guān)，只在關(guān)系D D中存儲(chǔ)一次。中存儲(chǔ)一次。 （2 2）不存在插入異常）不存在插入異常。如當(dāng)一個(gè)新系沒(méi)有學(xué)生時(shí)，該系的。如當(dāng)一個(gè)新系沒(méi)有學(xué)生時(shí)，該系的 信息可以直接插入到關(guān)系信息可以直接插入到關(guān)系D D中，而與學(xué)生關(guān)系中，而與學(xué)生關(guān)系S S無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。 （3 3）不存在刪除異常）不存在刪除異常。如當(dāng)要?jiǎng)h除某系的全部學(xué)生而仍然。如當(dāng)要?jiǎng)h除某系的全部學(xué)生而仍然 保留該系的有關(guān)信息時(shí)，可以只刪除學(xué)生關(guān)系保留該系的有關(guān)信息時(shí)，可以只刪除學(xué)生關(guān)系S S中的相關(guān)記錄，中的相關(guān)記錄， 而不影響系關(guān)系而不影響系關(guān)系D D中的數(shù)據(jù)。中的數(shù)據(jù)。

55、（4 4）不存在修改異常）不存在修改異常。如更換系主任時(shí)，只需修改關(guān)系。如更換系主任時(shí)，只需修改關(guān)系D D中中 一個(gè)相應(yīng)元組的一個(gè)相應(yīng)元組的MNMN屬性值，從而不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的不一致現(xiàn)象。屬性值，從而不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的不一致現(xiàn)象。 第第4343頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 SDCSDC規(guī)范化到規(guī)范化到3NF3NF后，所存在的異?，F(xiàn)象已經(jīng)全部消失。但是后，所存在的異?，F(xiàn)象已經(jīng)全部消失。但是 ，3NF3NF只限制了非主屬性對(duì)碼的依賴(lài)關(guān)系，而沒(méi)有限制主屬只限制了非主屬性對(duì)碼的依賴(lài)關(guān)系，而沒(méi)有限制主屬 性對(duì)碼的依賴(lài)關(guān)系。性對(duì)碼的依賴(lài)關(guān)系。如果發(fā)生

56、了這種依賴(lài)，仍有可能存在數(shù)如果發(fā)生了這種依賴(lài)，仍有可能存在數(shù) 據(jù)冗余、插入異常、刪除異常和修改異常。這時(shí)，則需對(duì)據(jù)冗余、插入異常、刪除異常和修改異常。這時(shí)，則需對(duì) 3NF3NF進(jìn)一步規(guī)范化，消除主屬性對(duì)碼的依賴(lài)關(guān)系，向更高一進(jìn)一步規(guī)范化，消除主屬性對(duì)碼的依賴(lài)關(guān)系，向更高一 級(jí)的范式級(jí)的范式BCNFBCNF轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 第第4444頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 4 4）BCNFBCNF 定義定義4.9 4.9 如果關(guān)系模式如果關(guān)系模式R1NFR1NF，且，且所有的函數(shù)依賴(lài)所有的函數(shù)依賴(lài)XYXY（Y Y不包含不包含 于于X X，即，即Y

57、 Y X X），），決定因素決定因素X X都包含了都包含了R R的一個(gè)候選碼的一個(gè)候選碼，則稱(chēng)，則稱(chēng)R R 屬于屬于BCBC范式（范式（Boyce-Codd Normal FormBoyce-Codd Normal Form）, ,記作記作 RBCNFRBCNF。 BCNFBCNF所具有的性質(zhì)所具有的性質(zhì) 每一個(gè)決定因素都包含（候選）碼每一個(gè)決定因素都包含（候選）碼； R R中的所有屬性（中的所有屬性（主屬性，非主屬性主屬性，非主屬性）都完全函數(shù)依賴(lài)于碼；）都完全函數(shù)依賴(lài)于碼； 若若RBCNF RBCNF ，則，則R3NFR3NF；但若但若R3NFR3NF，則，則R R未必屬于未必屬于BCNF

58、BCNF。 第第4545頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 例例1 1：設(shè)有關(guān)系模式設(shè)有關(guān)系模式SCSSCS（SNOSNO，SNSN，CNOCNO，SCORESCORE），其中），其中SNOSNO：學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào) ，SNSN：學(xué)生姓名，并：學(xué)生姓名，并假設(shè)不重名假設(shè)不重名，CNOCNO：課程號(hào)，：課程號(hào)，SCORESCORE：成績(jī)。判：成績(jī)。判 定其是否屬于定其是否屬于BCNFBCNF。 分析：分析：SCSSCS有兩個(gè)候選碼（有兩個(gè)候選碼（SNOSNO，CNOCNO）和（）和（SNSN，CNOCNO），其函數(shù)依賴(lài)），其函數(shù)依賴(lài) 如下：如下：

59、SNO SNSNO SN， （SNOSNO，CNOCNO）SCORESCORE （SNSN，CNOCNO）SCORE SCORE 第第4646頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用-第第4 4章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 對(duì)于關(guān)系模式對(duì)于關(guān)系模式SCSSCS： 唯一的非主屬性唯一的非主屬性SCORESCORE對(duì)碼不存在部分函數(shù)依賴(lài)，也不存對(duì)碼不存在部分函數(shù)依賴(lài)，也不存 在傳遞函數(shù)依賴(lài)。所以在傳遞函數(shù)依賴(lài)。所以SCS3NFSCS3NF。 但是，因?yàn)榈牵驗(yàn)镾NO SNSNO SN，即，即決定因素決定因素SNOSNO或或SNSN不包含候選不包含候選 碼；碼；從另一個(gè)角度說(shuō)，存在著從另

60、一個(gè)角度說(shuō)，存在著主屬性對(duì)碼的部分函數(shù)依主屬性對(duì)碼的部分函數(shù)依 賴(lài)賴(lài)：（：（SNOSNO，CNOCNO） p p SN SN，（，（SNSN，CNOCNO） p p SNO SNO，所以，所以 SCSSCS不屬于不屬于BCNFBCNF。 正是存在著這種主屬性對(duì)碼的部分函數(shù)依賴(lài)關(guān)系，造成正是存在著這種主屬性對(duì)碼的部分函數(shù)依賴(lài)關(guān)系，造成 了關(guān)系了關(guān)系SCSSCS中存在著較大的數(shù)據(jù)冗余，解決這一問(wèn)題的辦中存在著較大的數(shù)據(jù)冗余，解決這一問(wèn)題的辦 法仍然是通過(guò)投影分解進(jìn)一步提高范式的等級(jí)，將其規(guī)法仍然是通過(guò)投影分解進(jìn)一步提高范式的等級(jí)，將其規(guī) 范到范到BCNFBCNF。 第第4747頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用