數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用第四章課件

1、第4章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論 4.1 數(shù)據(jù)依賴4.2 關(guān)系的規(guī)范化4.3 模式分解4.1 數(shù) 據(jù) 依 賴4.1.1 函數(shù)依賴1.函數(shù)依賴的定義 設(shè)有一關(guān)系模式R（A1，A2，An)，X和Y均為R的子集，對(duì)于R的任意一個(gè)可能的關(guān)系r來(lái)說(shuō)，當(dāng)其中任意兩個(gè)元組u，v中對(duì)應(yīng)于X的那些屬性分量的值均相等時(shí)，則有u、v中對(duì)應(yīng)于Y的那些屬性分量的值也相等，稱X函數(shù)確定Y，或Y函數(shù)依賴于X，記為XY。4.1 數(shù) 據(jù) 依 賴2. 三種函數(shù)依賴 在R(U)中，如果XY，并且對(duì)于X的任意一個(gè)真子集X，都有X不能確定Y，則稱Y對(duì)X完全函數(shù)依賴。 若X Y，但Y不完全函數(shù)依賴于X，則稱Y對(duì)X部分函數(shù)依賴。 在R(U)中，

2、如果XY，（X不屬于Y），YZ，(Z不屬于Y)，則稱Z對(duì)X傳遞函數(shù)依賴。 4.1 數(shù) 據(jù) 依 賴4.1.3 函數(shù)依賴的公理系統(tǒng)1. Armstrong公理系統(tǒng) 把自反律、傳遞律和增廣律稱為Armstrong公理系統(tǒng)。 Armstrong公理系統(tǒng)是有效的、完備的。Armstrong公理的有效性指的是由F出發(fā)根據(jù) Armstrong公理推導(dǎo)出來(lái)的每一個(gè)函數(shù)依賴一定在F+中；完備性指的是F+中的每一個(gè)函數(shù)依賴，必定可以由F出發(fā)根據(jù)Armstrong公理推導(dǎo)出來(lái)。 2. 屬性集閉包 Armstrong公理的完備性及有效性說(shuō)明了“導(dǎo)出”與“蘊(yùn)含”是兩個(gè)完全等價(jià)的概念。于是F+也可以說(shuō)成是由F出發(fā)借助Ar

3、mstrong公理導(dǎo)出的函數(shù)依賴的集合。 4.1 數(shù) 據(jù) 依 賴3. 最小函數(shù)依賴集 每一個(gè)函數(shù)依賴集F均等價(jià)于一個(gè)極小函數(shù)依賴集Fm。此Fm稱為F的最小依賴集。4.2 關(guān)系的規(guī)范化 4.2.1 第一范式 如果一個(gè)關(guān)系模式R的所有屬性都是不可分的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)，則R1NF。 第一范式是對(duì)關(guān)系模式的最起碼的要求。不滿足第一范式的數(shù)據(jù)庫(kù)模式不能稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。但是滿足第一范式的關(guān)系模式并不一定是一個(gè)好的關(guān)系模式。 一個(gè)低一級(jí)范式的關(guān)系模式，通過(guò)模式分解可以轉(zhuǎn)換為若干個(gè)高一級(jí)范式的關(guān)系模式的集合，這種過(guò)程就叫規(guī)范化。 4.2.2 第二范式 若R1NF，且每一個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴于碼，則R2NF。 4.

4、2.3 第三范式 若R3NF，則每一個(gè)非主屬性既不部分依賴于碼也不傳遞依賴于碼。 4.2.4 BCNF 關(guān)系模式R1NF，如果對(duì)于R的每個(gè)函數(shù)依賴XY，若Y不屬于X，則X必含有候選碼，那么RBCNF。 4.2 關(guān)系的規(guī)范化 把泛關(guān)系模式R用一組關(guān)系模式的集合=R1，R2，Rk來(lái)表示(R1,R2,.,Rk)都是R的子集，就是數(shù)據(jù)庫(kù)模式。以代替R的過(guò)程稱為關(guān)系模式的分解。實(shí)際上，關(guān)系模式的分解不僅僅是屬性集合的分解，它是對(duì)關(guān)系模式上的函數(shù)依賴集、以及關(guān)系模式的當(dāng)前值分解的具體表現(xiàn)。4.3 模 式 分 解4.3.1 模式分解規(guī)則分解具有“無(wú)損連接性”（Lossless join）。分解要“保持函數(shù)依

5、賴”（Preserve functional dependency）。分解既要“保持函數(shù)依賴”，又要具有“無(wú)損連接性”。4.3 模 式 分 解4.3.2 模式分解方法 如果一個(gè)分解具有無(wú)損連接性，則它能夠保證不丟失信息。 如果一個(gè)分解保持了函數(shù)依賴，則它可以減輕或解決各種異常情況。 分解具有無(wú)損連接性和分解保持函數(shù)依賴是兩個(gè)互相獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)。具有無(wú)損連接性的分解不一定能夠保持函數(shù)依賴。同樣，保持函數(shù)依賴的分解也不一定具有無(wú)損連接性。4.3 模 式 分 解 4.3.3 模式分解算法 1. 關(guān)于模式分解的幾個(gè)重要事實(shí) （1）若要求分解保持函數(shù)依賴，那么模式分離總可以達(dá)到3NF，但不一定能達(dá)到BCNF； （2）若要求分解既保持函數(shù)依賴，又具有無(wú)損連接性，可以達(dá)到3NF，但不一定能達(dá)到BCNF； （3）若要求分解具有無(wú)損連接性，那一定可達(dá)到4NF。4.3 模 式 分 解2.模式分解的具體算法算法1 （合成法）轉(zhuǎn)換為3NF的保持函數(shù)依賴的分解。算法2 轉(zhuǎn)換為3NF既有無(wú)損連接性又保持函數(shù)依賴的分解。4.3 模 式 分 解 本章主要討論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論，列舉了較多的實(shí)例， 詳細(xì)介紹了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)