關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化理論課件

1、第 二 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化理論 建立在關(guān)系模型基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)稱(chēng)為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，相應(yīng)的DBMS稱(chēng)為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（RDBMS）。如何設(shè)計(jì)一個(gè)適合的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，關(guān)鍵是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式的設(shè)計(jì)，一個(gè)好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式應(yīng)該包括多少關(guān)系模式，而每一個(gè)關(guān)系模式又應(yīng)該包括哪些屬性，又如何將這些相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系模式組建一個(gè)適合的關(guān)系模型，這些工作決定了到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的效率，也是系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵所在。要設(shè)計(jì)一個(gè)好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，必須需要一定理論努指導(dǎo)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化理論就是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的一個(gè)理論指導(dǎo)。本章主要討論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化理論，討論一個(gè)好的關(guān)系模式的標(biāo)準(zhǔn)，以及如何將不好的關(guān)系模式轉(zhuǎn)換成好的關(guān)系模

2、式第 二 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化理論 2.1 規(guī)范化問(wèn)題的提出2.2 函數(shù)依賴(lài)2.3 關(guān)系規(guī)范化 2.4 關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則2.5 小結(jié)2.1 規(guī)范化問(wèn)題的提出關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化理論最早是由關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)始人E.F.Codd提出的，后經(jīng)許多專(zhuān)家學(xué)者對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)理論作了深入的研究和發(fā)展，形成了一整套有關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的理論。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化理論主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容：函數(shù)信賴(lài)范式（Normal Form）模式設(shè)計(jì)和模式分解其中，函數(shù)信賴(lài)起著核心的作用，是模式分解和模式設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，范式是模式分解的標(biāo)準(zhǔn)。 2.1 規(guī)范化問(wèn)題的提出數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)為什么要遵循一定的規(guī)范化理論？什么是好的關(guān)系模式？某些不好

3、的關(guān)系模式可能導(dǎo)致哪些問(wèn)題？ 下面通過(guò)例子進(jìn)行分析:例如，設(shè)有描述學(xué)生修課及住宿情況的關(guān)系模式：S-L-C（Sno,Sdept,Sloc,Cno,Grade）Sno表示學(xué)生學(xué)號(hào)， Sdept表示學(xué)生所在的 系，Sloc表示學(xué)生所住宿舍樓，Cno表示課程號(hào)， Grade表示成績(jī)。 2.1 規(guī)范化問(wèn)題的提出Sno Sdept SLOC Cno Grade 9812101 計(jì)算機(jī) 2公寓 DB 809812101 計(jì)算機(jī) 2公寓 OS 859821101 信息 1公寓 C 909821101 信息 1公寓 DS 849821102 信息 1公寓 OS 78S-L-C關(guān)系模式實(shí)例 分析以上關(guān)系中的數(shù)據(jù)

4、，我們可以看出：(SNO,CNO)屬性的組合能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組，所以(SNO,CNO)是該關(guān)系模式的主碼。3. 刪除異常 如果某個(gè)學(xué)生不再選修C課程，本應(yīng)該只刪去C，但C是主關(guān)系鍵的一部分，為保證實(shí)體完整性，必須將整個(gè)元組一起刪掉，這樣有關(guān)該學(xué)生的其它信息也隨之丟失。2.1 規(guī)范化問(wèn)題的提出但在進(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：1. 數(shù)據(jù)冗余 學(xué)生所在的系名和這個(gè)系所對(duì)應(yīng)的宿舍樓名字存儲(chǔ)的次數(shù)等于該系的學(xué)生人數(shù)乘以每個(gè)學(xué)生選修的課程門(mén)數(shù)，數(shù)據(jù)的冗余度很大，浪費(fèi)了存儲(chǔ)空間。2. 插入異常 如果某個(gè)學(xué)生尚未選課, 則學(xué)生所在的系名和這個(gè)系所對(duì)應(yīng)的宿舍樓無(wú)法插入到數(shù)據(jù)庫(kù)中。 因?yàn)樵谶@個(gè)關(guān)系

5、模式中，(SNO,CNO)是主關(guān)系鍵。根據(jù)關(guān)系的實(shí)體完整性約束，主關(guān)系鍵的值不能為空，當(dāng)某個(gè)學(xué)生尚未選課，即Cno為空, 因此不能進(jìn)行插入操作。2.1 規(guī)范化問(wèn)題的提出4. 更新異常 如果某一學(xué)生從計(jì)算機(jī)系轉(zhuǎn)到信息系，那么不但要修改此學(xué)生的Sdept列的值,而且還要修改其Sloc的值,稍有不慎，就有可能漏改某些記錄，這就會(huì)造成數(shù)據(jù)的不一致性，破壞了數(shù)據(jù)的完整性。由于存在以上問(wèn)題，我們說(shuō)，S-L-C是一個(gè)不好的關(guān)系模式。那么，怎樣才能得到一個(gè)好的關(guān)系模式呢？我們把關(guān)系模式S-L-C分解為下面三個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的關(guān)系模式，如圖所示。Sno Sdept SLOC Cno Grade 9812101 計(jì)算機(jī)

6、 2公寓 DB 809812101 計(jì)算機(jī) 2公寓 OS 859821101 信息 1公寓 C 909821101 信息 1公寓 DS 849821102 信息 1公寓 OS 78Sno Cno Grade 9812101 DB 809812101 OS 859821101 C 909821101 DS 849821102 OS 78Sdept Sloc 計(jì)算機(jī) 2公寓 信息 1公寓 Sno Sdept 9812101 計(jì)算機(jī) 9821102 信息 2.1 規(guī)范化問(wèn)題的提出S-LS-DS-C學(xué)生關(guān)系S-D(Sno, Sdept) 選課關(guān)系S-C(Sno,Cno,Grade)系關(guān)系S-L(Sde

7、pt,Sloc)2.1 規(guī)范化問(wèn)題的提出在以上三個(gè)關(guān)系模式中，實(shí)現(xiàn)了信息的某種程度的分離， S-D中存儲(chǔ)學(xué)生基本信息，與所選課程及宿舍無(wú)關(guān)； S-L中存儲(chǔ)系的有關(guān)信息，與學(xué)生無(wú)關(guān)； S-C中存儲(chǔ)學(xué)生選課的信息，而與學(xué)生及系的有關(guān)信息無(wú)關(guān)。與S-L-C相比，分解為三個(gè)關(guān)系模式后，數(shù)據(jù)的冗余度明顯降低。當(dāng)新插入一個(gè)系時(shí)，只要在關(guān)系S-L中添加一條記錄。當(dāng)某個(gè)學(xué)生尚未選課，只要在關(guān)系S-D中添加一條學(xué)生記錄，而與選課關(guān)系無(wú)關(guān)，這就避免了插入異常。 當(dāng)某個(gè)學(xué)生選課后又退選，只需在S-C中刪除該學(xué)生記錄，而關(guān)系S-D中有關(guān)該學(xué)生的信息仍然保留，從而不會(huì)引起刪除異常。 同時(shí)，由于數(shù)據(jù)冗余度的降低，數(shù)據(jù)沒(méi)有

8、重復(fù)存儲(chǔ)，也不會(huì)引起更新異常。 2.1 規(guī)范化問(wèn)題的提出經(jīng)過(guò)上述分析，我們說(shuō)分解后的關(guān)系模式是一個(gè)好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式。一個(gè)好的關(guān)系模式應(yīng)該具備以下四個(gè)條件：盡可能少的數(shù)據(jù)冗余沒(méi)有插入異常沒(méi)有刪除異常沒(méi)有更新異常如何按照一定的規(guī)范設(shè)計(jì)關(guān)系模式，將結(jié)構(gòu)復(fù)雜的關(guān)系分解成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的關(guān)系，從而把不好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式轉(zhuǎn)變?yōu)楹玫年P(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式，這就是關(guān)系的規(guī)范化。規(guī)范化又可以根據(jù)不同的要求而分成若干級(jí)別。我們要設(shè)計(jì)的關(guān)系模式中的各屬性是相互依賴(lài)、相互制約的，這樣才構(gòu)成了一個(gè)結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼w。因此在設(shè)計(jì)關(guān)模式時(shí)，必須從語(yǔ)義上分析這些依賴(lài)關(guān)系。2.2 函數(shù)依賴(lài)1.函數(shù)依賴(lài)的定義 函數(shù)對(duì)我們來(lái)說(shuō)已經(jīng)是非常熟悉的概念

9、，對(duì)公式： Y=f(X)給定一個(gè)X值，都會(huì)有一個(gè)Y值和它對(duì)應(yīng)，也可以說(shuō)X函數(shù)決定Y，或Y函數(shù)依賴(lài)于X。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中討論函數(shù)或函數(shù)依賴(lài)注重的是語(yǔ)義上的關(guān)系，比如： 省=f(城市)如果“城市”是自變量X，“省”是因變量或函數(shù)值Y。并且把X決定Y，或Y函數(shù)依賴(lài)于X表示為： XY2.2 函數(shù)依賴(lài)函數(shù)依賴(lài)定義：如果有一個(gè)關(guān)系模式R(A1,A2,An)，X和Y為A1,A2,An的子集，那么對(duì)于關(guān)系R中的任意一個(gè)X值，都只有一個(gè)Y值與之對(duì)應(yīng)，則稱(chēng)X函數(shù)決定Y，或Y函數(shù)依賴(lài)于X。 例如：對(duì)學(xué)生關(guān)系模式：Student（Sno, SName, Sdept, Sage）有：SnoSName, SnoSdept,

10、 SnoSage 對(duì)學(xué)生修課關(guān)系模式：SC（Sno, Cno, Grade）有：（Sno, Cno）Grade2.2 函數(shù)依賴(lài)2函數(shù)依賴(lài)與屬性之間的聯(lián)系類(lèi)型有關(guān)（1）在一個(gè)關(guān)系模式中，如果屬性X與Y有1:1聯(lián)系時(shí)，則存在函數(shù)依賴(lài)XY，YX，即 X Y（2）如果屬性X與Y有1:m的聯(lián)系時(shí)，則只存在函數(shù)依賴(lài)XY。 例如，Sno與Sage，Sdept之間均為1:m聯(lián)系，所以有 SNOSage，SnoSdept。（3）如果屬性X與Y有m: n的聯(lián)系時(shí)，則X與Y之間不存在任何函數(shù)依賴(lài)關(guān)系。 例如，一個(gè)學(xué)生可以選修多門(mén)課程，一門(mén)課程又可以為多個(gè)學(xué)生選修，所以SNO與CNO之間不存在函數(shù)依賴(lài)關(guān)系。由于函數(shù)依

11、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)關(guān)系時(shí)，可以從分析屬性間的聯(lián)系類(lèi)型入手，便可確定屬性間的函數(shù)依賴(lài)。 例如，當(dāng)學(xué)生無(wú)重名時(shí)，SNO SN2.2 函數(shù)依賴(lài)3一些術(shù)語(yǔ)和符號(hào) 設(shè)有關(guān)系模式R(A1,A2,An)，X和Y均為A1,A2,An的子集如果XY，但Y不包含于X，則稱(chēng)XY是非平凡的函數(shù)依賴(lài)。如果XY，則稱(chēng)X為決定因子。fXYXYp 如果Y函數(shù)不依賴(lài)于X，則記作X Y 。如果對(duì)X的某個(gè)真子集X，有XY，則稱(chēng)Y部分函數(shù)依賴(lài)于X，(或稱(chēng)Y對(duì)X部分函數(shù)依賴(lài))記作 。 如果XY，并且YX，則記作X Y。如果XY，并且對(duì)于X的一個(gè)任意真子集X/ 都有X/ Y，則稱(chēng)Y完全函數(shù)依賴(lài)于X(Y

12、對(duì)X 完全函數(shù)依賴(lài))，記作2.2 函數(shù)依賴(lài) 例1：有關(guān)系模式：SC（Sno,Sname,Cno,Credit,Grade） 各屬性分別為：學(xué)號(hào)、姓名、課程號(hào)、學(xué)分、成績(jī)，主碼為（Sno, Cno）fp函數(shù)依賴(lài)關(guān)系有：SnoSname 姓名函數(shù)依賴(lài)于學(xué)號(hào)因?yàn)镾no Grade,Cno Grade, (Sno,Cno) Grade, 所以有（Sno, Cno） Grade 成績(jī)完全函數(shù)依賴(lài)于學(xué)號(hào)和課程號(hào)（Sno, Cno） Sname 姓名部分函數(shù)依賴(lài)于學(xué)號(hào)和課程號(hào)2.2 函數(shù)依賴(lài)如果XY（非平凡函數(shù)依賴(lài)，并且Y X）、YZ，則稱(chēng)Z傳遞函數(shù)依賴(lài)于X(或稱(chēng)Z對(duì)X傳遞函數(shù)依賴(lài))。 例如:在關(guān)系模式：S

13、（Sno,Sname,Dept,Dept_master）中, 各屬性分別為：學(xué)號(hào)、姓名、所在系和系主任（假設(shè)一個(gè)系只有一 個(gè)主任），主碼為Sno。 傳遞函數(shù)依賴(lài)關(guān)系有： Sno Sname 由于：Sno Dept , Dept Dept_master所以有：Sno Dept_master(系主任傳遞函數(shù)依賴(lài)于學(xué)號(hào))一.關(guān)系模式中的碼 1候選碼 設(shè)K為R (U, F)中的屬性或?qū)傩越M，若K U，則K為R候選碼。（U-表示關(guān)系R的屬性全集, F-表示關(guān)系R上的依賴(lài)函數(shù)集)主碼：關(guān)系R (U, F)中可能有多個(gè)候選碼，則選其中一個(gè)作為 主碼全碼：候選碼為整個(gè)屬性組。主屬性與非主屬性：在R (U, F

14、)中，包含在任一候選碼中的屬性稱(chēng)為主屬性，不包含在任一候選碼中的屬性稱(chēng)為非主屬性。 例1：SC（Sno，Cno，Grade）其候選碼為：（Sno，Cno），也為主碼則主屬性為： Sno，Cno ， Grade為非主屬性。 2.3 關(guān)系規(guī)范化f 2.3 關(guān)系規(guī)范化一.關(guān)系模式中的碼 例2：R（P，W，A） 其中各屬性含義分別為： 演奏者，作品和聽(tīng)眾。其語(yǔ)義為：一個(gè)演奏者可演奏多個(gè)作品，某一作品可被多個(gè)演奏者演奏；聽(tīng)眾也可欣賞不同演奏者個(gè)不同作品。其候選碼為：（P，W，A），因?yàn)橹挥羞@三者才能確定一場(chǎng)音樂(lè)會(huì)。我們稱(chēng)全部屬性均為主碼的表為全碼表。2外碼 定義：若R（U，F(xiàn)）的屬性（組）X（X屬于U）

15、是另一個(gè)關(guān)系S的主碼，則稱(chēng)X為R的外碼。 例3: 學(xué)生關(guān)系SD(Sno, Sdept)和選課關(guān)系SC(Sno,Cno,Grade),SC中的Sno是SD中的主碼,則Sno是SC的外碼 2.3 關(guān)系規(guī)范化二.范式規(guī)范化的基本思想是消除關(guān)系模式中的數(shù)據(jù)冗余，消除數(shù)據(jù)依賴(lài)中的不合適的部分，解決數(shù)據(jù)插入、更新、刪除時(shí)發(fā)生異?，F(xiàn)象。這就要求關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)出來(lái)的關(guān)系模式要滿(mǎn)足一定的條件。我們把關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化過(guò)程中為不同程度的規(guī)范化要求設(shè)立的不同標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)為范式（Normal Form）。由于規(guī)范化的程度不同，就產(chǎn)生了不同的范式。滿(mǎn)足最基本規(guī)范化要求的關(guān)系模式叫第一范式(1NF)在第一范式中進(jìn)一步滿(mǎn)足一些要

16、求為第二范式(2NF)以此類(lèi)推就產(chǎn)生了第三范式(3NF)等概念。每種范式都規(guī)定了一些限制約束條件。 2.3 關(guān)系規(guī)范化二.范式范式的概念最早由E.F.Codd提出。從1971年起，Codd相繼提出了關(guān)系的三級(jí)規(guī)范化形式，即第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）。1974年，Codd和Boyce以共同提出了一個(gè)新的范式的概念，即Boyce-Codd范式，簡(jiǎn)稱(chēng)BC范式。1976年Fagin提出了第四范式，后來(lái)又有人定義了第五范式。至此在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范中建立了一個(gè)范式系列：1NF,2NF,3NF,BCNF,4NF,5NF,一級(jí)比一級(jí)有更嚴(yán)格的要求。2.3 關(guān)系規(guī)范化 4NF5NF

17、BCNF3NF2NF1NF規(guī)范與非規(guī)范關(guān)系各個(gè)范式之間的聯(lián)系可以表示為： 5NF 4NF BCNF 3NF 2NF 1NF2.3 關(guān)系規(guī)范化1第一范式 第一范式（First Normal Form）是最基本的規(guī)范形式，即關(guān)系中每個(gè)屬性都是不可再分的簡(jiǎn)單項(xiàng)。 定義:如果關(guān)系模式R，其所有的屬性均為簡(jiǎn)單屬性，即每個(gè)屬性都是不可再分的，則稱(chēng)R屬于第一范式，簡(jiǎn)稱(chēng)1NF，記作R1NF。 系名稱(chēng) 高級(jí)職稱(chēng)人數(shù)教授 副教授 計(jì)算機(jī)系 610信息管理系 35電子與通訊系 48系名稱(chēng)教授 副教授 計(jì)算機(jī)系 610信息管理系 35電子與通訊系 482.3 關(guān)系規(guī)范化2第二范式 定義：如果關(guān)系模式R1NF，并且R中

18、的每個(gè)非主屬性都完全函數(shù) 依賴(lài)于主碼，則R2NF。 例：S-L-C（Sno,Sdept,Sloc,Cno,Grade）就不是2NF的。 因?yàn)椋⊿no,Cno）是主碼，而又有：SnoSdept, 因此有：（Sno，Cno） Sdept p即存在非主屬性對(duì)主碼的部分函數(shù)依賴(lài)，所以S-L-C不是2NF。2.3 關(guān)系規(guī)范化2第二范式 分解過(guò)程為：首先，對(duì)于組成主碼的屬性集合的每一個(gè)子集，用它作為主碼構(gòu)成一個(gè)表。S-C(Sno,Cno),S(Sno),C(Cno) fff 對(duì)于每個(gè)表，將依賴(lài)于此主碼的屬性放置到此表中。 S-L-C關(guān)系模式分解后的形式為： S-L（Sno,Sdept,Sloc）和S-C（

19、Sno, Cno,Grade） S-L有：Sno Sdept，Sno SLOC：是2NF S-C有:（Sno, Cno） Grade：是2NF2.3 關(guān)系規(guī)范化2第二范式 2NF的缺點(diǎn)2NF的關(guān)系模式在進(jìn)行數(shù)據(jù)操作時(shí)，仍然存在著一些問(wèn)題：數(shù)據(jù)冗余 每個(gè)系名和所在的宿舍樓名字存儲(chǔ)的次數(shù)等于該系的學(xué)生人數(shù)。插入異常 當(dāng)一個(gè)新系沒(méi)有招生時(shí)，有關(guān)該系的信息無(wú)法插入。刪除異常 某系學(xué)生全部畢業(yè)而沒(méi)有招生時(shí)，刪除全部學(xué)生的記錄也隨之刪除了該系的有關(guān)信更新異常 更換系所在宿舍樓名字時(shí)，仍需改動(dòng)較多的學(xué)生記錄。之所以存在這些問(wèn)題，是由于在S-L表中存在著非主屬性對(duì)主碼的傳遞依賴(lài)。分析S-L表中函數(shù)依賴(lài)關(guān)系，S

20、noSdept，SdeptSloc，SnoSloc，非主屬性Sloc對(duì)主碼Sno傳遞依賴(lài)。為此，對(duì)關(guān)系模式還需進(jìn)一步簡(jiǎn)化，消除這種傳遞依賴(lài)，得到3NF。 S-L分解后的關(guān)系模式為：S-D（Sno,Sdept）和D-L（Sdept,Sloc） 對(duì)S-D，有：Sno Sdept，因此S- D是3NF的 對(duì)D-L，有：Sdept Sloc，因此D-L也是3NF的2.3 關(guān)系規(guī)范化3第三范式 定義：如果R(U,F) 2NF，并且所有非主屬性都不傳遞依賴(lài)于主碼，則 R(U,F) 3NF。 ff關(guān)系模式S-L（Sno,Sdept,Sloc）不是3NF。分解過(guò)程為: （1）對(duì)于不是候選碼的每個(gè)決定因子，從表

21、中刪去依賴(lài)于它的所有屬性； 得到S-D（Sno,Sdept） （2）新建一個(gè)表，新表中包含在原表中所有依賴(lài)于該決定因子的屬性； （3）將決定因子作為新表的主碼。新建的表:D-L（Sdept,Sloc） 2.3 關(guān)系規(guī)范化3第三范式 關(guān)系模式S-L由2NF分解為3NF后，函數(shù)依賴(lài)關(guān)系變得更加簡(jiǎn)單，既沒(méi)有非主屬性對(duì)主碼的部分依賴(lài)，也沒(méi)有非主屬性對(duì)主碼的傳遞依賴(lài)，解決了2NF中存在的四個(gè)問(wèn)題。數(shù)據(jù)冗余降低。系所在的宿舍樓名字存儲(chǔ)次數(shù)與該系的學(xué)生人數(shù)無(wú)關(guān)，只在關(guān)系D-L中存儲(chǔ)一次不存在插入異常。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D-L中，而與學(xué)生關(guān)系S-D無(wú)關(guān)不存在刪除異常。要?jiǎng)h除某系

22、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S-D中的相關(guān)學(xué)生記錄，而不影響系關(guān)系D-L中的數(shù)據(jù)。不存在更新異常。更換所在的宿舍樓時(shí)，只需修改關(guān)系D-L中一個(gè)相應(yīng)元組的Sloc屬性值，從而不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的不一致現(xiàn)象。 S-L-C規(guī)范到3NF后，所存在的異?，F(xiàn)象已經(jīng)全部消失。通常在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中，一般要求要達(dá)到3NF。 3第三范式 但是3NF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。 例如：設(shè)關(guān)系模式SNC（SNO，SN，CN0，SCORE），其中SNO代表學(xué)號(hào)，SN代表學(xué)生姓名并假設(shè)沒(méi)有重名，CNO代表課程號(hào)，SCORE代表成績(jī)?？梢耘卸ǎ琒NC有兩個(gè)候選碼（S

23、NO，CNO）和（SN，CNO），其函數(shù)依賴(lài)如下： SNO SN （SNO，CNO）SCORE （SN，CNO）SCORE 如某個(gè)同學(xué)需要改名，則需要將該學(xué)生的所有記錄都要進(jìn)行修改，稍有不慎，就有可能漏改某些記錄，這就會(huì)造成數(shù)據(jù)的不一致性。產(chǎn)生操作異常的原因: （SNO，CNO） SN，即存在主屬性對(duì)碼的部分函數(shù)依賴(lài)為了解決這種問(wèn)題，Boyce與Codd共同提出了一個(gè)新范式的定義，這就是Boyce-Codd范式，通常簡(jiǎn)稱(chēng)BCNF或BC范式。它彌補(bǔ)了3NF的不足。2.3 關(guān)系規(guī)范化p 但是，因?yàn)镾NO SN，即決定因素SNO或SN不包含候選碼， 從另一個(gè)角度說(shuō)，存在著主屬性對(duì)碼的部分函數(shù)依賴(lài)：

24、（SNO，CNO） SN， （SN，CNO） SNO， 所以SNC不是BCNF。2.3 關(guān)系規(guī)范化4BC范式 (BCNF) 定義：若關(guān)系模式R1NF，對(duì)于關(guān)系R的每個(gè)函數(shù)依賴(lài)XY且YX， X必含有候選碼，則RBCNF。 即每個(gè)決定屬性集都包含候選碼。上面例子中唯一的非主屬性SCORE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SNC3NF。 pp2.3 關(guān)系規(guī)范化4BC范式 (BCNF) 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SNC的范式等級(jí)，將SNC規(guī)范到BCNF。 可以將SNC分解成如下兩個(gè)關(guān)系：S1(SNO,SN),S2(SNO,CNO,SCORE) 對(duì)于S1，有兩個(gè)候選碼

25、SNO和SN，對(duì)于S2，主碼為（SNO，CNO）。在這兩個(gè)關(guān)系中，每個(gè)決定屬性集都包含候選碼(即無(wú)論主屬性還是非主屬性都不存在對(duì)碼的部分依賴(lài)和傳遞依賴(lài))，S1BCNF，S2BCNF。關(guān)系SNC轉(zhuǎn)換成BCNF后，數(shù)據(jù)冗余度明顯降低。學(xué)生的姓名只在關(guān)系S1中存儲(chǔ)一次，學(xué)生要改名時(shí)，只需改動(dòng)一條學(xué)生記錄中的相應(yīng)的SN值，從而不會(huì)發(fā)生修改異常。SNOSNS1中的函數(shù)依賴(lài)關(guān)系SNOCNOSCORES2中的函數(shù)依賴(lài)關(guān)系2.4 關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則關(guān)系規(guī)范化的目的：解決關(guān)系模式中存在的插入、刪除、更新操作異常，數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題.關(guān)系規(guī)范化的方法：圍繞函數(shù)依賴(lài)的主線(xiàn)，對(duì)一個(gè)關(guān)系模式進(jìn)行分解，使關(guān)系從較低級(jí)范式變換到

26、較高級(jí)范式。(模式分解) 分解關(guān)系模式，逐步消除不合適的函數(shù)依賴(lài)1NF2NF 3NF BCNF 消除非主屬性對(duì)碼的部分函數(shù)依賴(lài)消除非主屬性對(duì)碼的傳遞函數(shù)依賴(lài)消除主屬性對(duì)碼的部分和傳遞函數(shù)依賴(lài)2.4 關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則模式分解的準(zhǔn)則：模式分解具有無(wú)損連接性: 分解后的關(guān)系通過(guò)自然連接可以恢復(fù)成原來(lái)的關(guān)系，即通過(guò)自然連接得到的關(guān)系與原來(lái)的關(guān)系相比，既不多出信息、又不丟失信息。 模式分解能夠保持函數(shù)依賴(lài): 在模式的分解過(guò)程中，函數(shù)依賴(lài)不能丟失的特性，即模式分解不能破壞原來(lái)的語(yǔ)義。2.4 關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則例：S-D-L（Sno，Dept，Loc）有函數(shù)依賴(lài)： Sno Dept， Dept Loc 不

27、是第三范式的。至少可以有三種分解方案，分別為：方案1：S-L（Sno，Loc），D-L（Dept，Loc）方案2：S-D（Sno，Dept），S-L（Sno，Loc）方案3：S-D（Sno，Dept），D-L（Dept，Loc） 這三種分解方案得到的關(guān)系模式都是第三范式的，那么如何比較這三種方案的好壞呢？由此在將一個(gè)關(guān)系模式分解為多個(gè)關(guān)系模式時(shí)除了提高規(guī)范化程度之外，還需要遵守一定的準(zhǔn)則.三種分解方案是否都滿(mǎn)足分解準(zhǔn)則呢？2.4 關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則假設(shè)此關(guān)系模式的數(shù)據(jù)如表2-1所示，此關(guān)系用r表示。 Sno Dept Loc S01D1 L1 S02 D2 L2 S03 D2 L2S04 D3 L1表212.4 關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則方案1:將S-D-L分解投影得到S-L和D-L關(guān)系Sno Loc S01L1 S02 L2 S03 L2S04 L1 Dept Loc D1 L1 D2 L2 D3 L1 S-LD-LSno Dept Loc S01D1 L1 S01D3L1S02 D2 L2 S03 D2L2S04D1 L1S04 D3L1表22結(jié)論: 方案1不滿(mǎn)足無(wú)損連接性自然連接2.4 關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則方案2: 將S-D-L分解投影得到S-D和S-L關(guān)系Sno DeptS01D1S02 D2S03 D2S04 D3 Sno Loc S01L1 S02 L2 S