現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)與接口教程(第2版)楊文顯-第4章-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論

1、現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)與接口教程( 第版) 楊文顯 - 第 4 章- 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論習(xí) 題一、選擇題1、C2、B3、C4、C5、A6、B7、A8、B9、D10、B二、填空題111第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論1、數(shù)據(jù)依賴(lài)主要包括 _函數(shù) _依賴(lài)、 _多值 _ 依賴(lài)和連接依賴(lài)。2、一個(gè)不好的關(guān)系模式會(huì)存在 _插入異常 _、_刪除異常 _和_修改復(fù)雜 _等弊端。3、設(shè) XY 為 R 上的一個(gè)函數(shù)依賴(lài)，若 _對(duì)任意 X 的真子集 X ,均無(wú) XY 存在 _，則稱(chēng)Y 完全函數(shù)依賴(lài)于X。4、設(shè)關(guān)系模式 R 上有函數(shù)依賴(lài) XY 和 Y Z 成立，若

2、_Y 不包含于 X _且_YX 不成立_，則稱(chēng) Z 傳遞函數(shù)依賴(lài)于 X。5、設(shè)關(guān)系模式 R 的屬性集為 U，K 為 U 的子集，若 _K U 為完全函數(shù)依賴(lài) _，則稱(chēng) K 為的候選鍵。6、包含 R 中全部屬性的候選鍵稱(chēng) _主屬性 _。不在任何候選鍵中的屬性稱(chēng)_非主屬性 _。7、Armstrong 公理系統(tǒng)是 _有效 _的和 _完備_的。8、第三范式是基于 _函數(shù) _依賴(lài)的范式，第四范式是基于 _多值 _依賴(lài)的范式。112第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論9、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)系模式至少應(yīng)屬于_第一_范式。10、規(guī)范化過(guò)程，是通過(guò)投影分解，把 _一個(gè)范式級(jí)別較低的 _的關(guān)系模式“分解”為 _若干個(gè)范式

3、級(jí)別較高 _的關(guān)系模式。三、簡(jiǎn)答題1、解釋下列術(shù)語(yǔ)的含義： 函數(shù)依賴(lài)、 平凡函數(shù)依賴(lài)、非平凡函數(shù)依賴(lài)、部分函數(shù)依賴(lài)、完全函數(shù)依賴(lài)、傳遞函數(shù)依賴(lài)、范式、無(wú)損連接性、依賴(lài)保持性。解：函數(shù)依賴(lài)：設(shè)關(guān)系模式 R（U，F(xiàn)），U 是屬性全集， F 是 U 上的函數(shù)依賴(lài)集， X 和 Y 是的子集，如果對(duì)于 R（U）的任意一個(gè)可能的關(guān)系 r，對(duì)于 X 的每一個(gè)具體值， Y 都有唯一的具體的值與之對(duì)應(yīng)，則稱(chēng) X 函數(shù)決定 Y ，或 Y 函數(shù)依賴(lài)于 X ，記 X Y 。我們稱(chēng) X 為決113第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論定因素， Y 為依賴(lài)因素。當(dāng) Y 不函數(shù)依賴(lài)于 X 時(shí)，記作： X Y。當(dāng) XY 且 YX 時(shí)

4、，則記作：X Y。平凡函數(shù)依賴(lài)：當(dāng)屬性集 Y 是屬性集 X 的子集時(shí)，則必然存在著函數(shù)依賴(lài) XY ，這種類(lèi)型的函數(shù)依賴(lài)稱(chēng)為平凡的函數(shù)依賴(lài)。非平凡函數(shù)依賴(lài)： 如果 Y 不是 X 子集，則稱(chēng) X Y 為非平凡的函數(shù)依賴(lài)。完全函數(shù)依賴(lài)與部分函數(shù)依賴(lài)：設(shè)有關(guān)系模式 R（U），U 是屬性全集， X 和 Y 是 U 的子集，XY，并且對(duì)于 X 的任何一個(gè)真子集 X ，都有 X Y，則 稱(chēng) Y 對(duì) X 完全函數(shù)依賴(lài) （ FullFunctional Dependency）, 記作 X fY。如果對(duì) X 的某個(gè)真子集X ，有 X Y，則稱(chēng) Y 對(duì) X部 分 函 數(shù) 依 賴(lài) （ PartialFunctiona

5、lDependency）, 記作 X p Y。傳遞函數(shù)依賴(lài)：設(shè)有關(guān)系模式 R（U），U是屬性全集，X，Y，Z 是 U的子集，若 XY（Y X），但 Y X，又 YZ，則稱(chēng) Z 對(duì) X 傳遞函數(shù)依賴(lài)114第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論（ Transitive Functional Dependency） , 記作： X t Z。范式：在關(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)立的不同的標(biāo)準(zhǔn)或準(zhǔn)則稱(chēng)為范式（ Normal Form）。滿(mǎn)足最低要求的叫第一范式 ,簡(jiǎn)稱(chēng) 1NF。在第一范式中滿(mǎn)足進(jìn)一步要求的為第二范式 (2NF) ,其余以此類(lèi)推。 R 為第幾范式就可以寫(xiě)成 RxNF（x 表示

6、某范式名）。當(dāng)把某范式看成是滿(mǎn)足該范式的所有關(guān)系模式的集合時(shí)，各個(gè)范式之間的集合關(guān)系可以表示為： 5NF 4NF BCNF3NF 2NF 1NF。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。無(wú)損連接性：設(shè)R（X，Y，Z），X 、Y、為不相交的屬性集合， 如果有 X Y 、X Z，則有 R（X ，Y，Z）=RX ，Y RX ，Z，其中 RX ，Y 表示關(guān)系 R 在屬性（ X，Y ）上的115第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論投影，即 R 等于兩個(gè)分別含決定因素 X 的投影關(guān)系（分別是 RX ，Y與 RX ，Z ）在 X 上的自然連接，這樣便保

7、證了關(guān)系 R 分解后不會(huì)丟失原有的信息，這稱(chēng)作關(guān)系分解的無(wú)損連接性。依賴(lài)保持性：設(shè)有關(guān)系模式R（ U，F(xiàn)），ZU，則 Z 所涉及到的 F 中所有函數(shù)依賴(lài)為 F在 Z 上的投影，記為 Z（F），有 Z（F）=X Y(XY)F 且 XY? Z為函數(shù)依賴(lài)集 F 在上的投影。設(shè) R（U，F(xiàn)）的一個(gè)分解 R1，R2，Rk，如果 F 等價(jià)于 R1（F） R2（F）Rk（F），則稱(chēng)分解 具有函數(shù)依賴(lài)保持性。檢驗(yàn)一個(gè)分解是否具有依賴(lài)保持性，實(shí)際上是檢驗(yàn)R1（F）R2（ F）Rk（F）是否覆蓋 F。2、給出 2NF、3NF、BCNF 的形式化定義，并說(shuō)明它們之間的區(qū)別和聯(lián)系。解：1）2NF如果關(guān)系模式R1NF

8、，R（U，F(xiàn)）中的116第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論所有非主屬性都完全函數(shù)依賴(lài)于任意一個(gè)候選關(guān)鍵字，則稱(chēng)關(guān)系 R 是屬于第二范式（Second Normal Form ），簡(jiǎn)稱(chēng) 2NF ，記作 R2NF 。2）3NF如果關(guān)系模式 R2NF，R（U， F）中所有非主屬性對(duì)任何候選關(guān)鍵字都不存在傳遞函數(shù)依賴(lài)，則稱(chēng) R 是屬于第三范式（ Third Normal Form），簡(jiǎn)稱(chēng) 3NF，記作 R3NF。3）BCNF如果關(guān)系模式 R1NF，且所有的函數(shù)依賴(lài)XY（Y 不包含于 X，即 Y X ），決定因素 X 都包含了 R 的一個(gè)候選碼，則稱(chēng) R 屬于 BC范式Boyce-Codd Normal F

9、orm ）, 記作 RBCNF。4）區(qū)別和聯(lián)系1）BCNF3NF 2NF2）BCNF、3NF與 2NF均是針對(duì)函數(shù)依賴(lài)而定義劃分的。 2NF 、3NF和 BCNF是在函數(shù)依賴(lài)的條件下對(duì)模式分解所能達(dá)到的分離程度的117第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論測(cè)度。 一個(gè)模 式中 的關(guān)系 模式 如果都 屬于BCNF，那么在函數(shù)依賴(lài)范疇內(nèi)，它已實(shí)現(xiàn)了徹底的分離，已消除了插入和刪除異常。3、什么叫關(guān)系模式分解？為什么要做關(guān)系模式分解？模式分解要遵循什么準(zhǔn)則？解：1）關(guān)系模式分解： 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)程就叫關(guān)系模式分解又叫關(guān)系模式規(guī)范化。2）

10、做關(guān)系模式分解是因?yàn)椋?不好的關(guān)系往往內(nèi)容“包羅萬(wàn)象”，內(nèi)容太雜了。實(shí)現(xiàn)了信息的某種程度的分離，必須把“包羅萬(wàn)象”的關(guān)系模式，分解為若干內(nèi)容單一，結(jié)合緊密的關(guān)系模式，才能使關(guān)系表現(xiàn)出更好的操作性能，避免出現(xiàn)各種異常問(wèn)題的產(chǎn)生。3）模式分解要按需遵循模式分解的無(wú)損連接性或模式分解的依賴(lài)保持性。118第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論4、試證明全碼的關(guān)系必是 3NF ，也必是 BCNF 。證明：1）設(shè)有關(guān)系 R（U，F(xiàn)），因?yàn)?R含全碼，所以 U 中的屬性均為主屬性，即 R 不含任何非主屬性。根據(jù) 3NF 的定義， R 中沒(méi)有非主屬性對(duì)碼有傳遞函數(shù)依賴(lài)存在。根據(jù)定義可下結(jié)論： R 3NF。證畢。2）采

11、用反證法，假設(shè) R BCNF。則按照定義 R 中必含有 XY（Y X ），其中 X U，Y 包含于 U， X 不含碼。在 XY 的兩邊同時(shí)并上 U-Y，得：X(U-Y) U。顯然 X(U-Y) U 或 X(U-Y) U。這與題中已知條件關(guān)系 R 為全碼相矛盾。假設(shè)BCNF不成立，本題得證。5、要建立關(guān)于系、學(xué)生、班級(jí)、研究會(huì)等119第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論信息的一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。規(guī)定：一個(gè)系有若干專(zhuān)業(yè)、每個(gè)專(zhuān)業(yè)每年只招一個(gè)班，每個(gè)班有若干學(xué)生，一個(gè)系的學(xué)生住在同一個(gè)宿舍區(qū)。每個(gè)學(xué)生可參加若干研究會(huì)，每個(gè)研究會(huì)有若干學(xué)生。學(xué)生參加某研究會(huì)，有一個(gè)入會(huì)年份。描述學(xué)生的屬性有：學(xué)號(hào)、姓名、出生年

12、月、系名、班號(hào)、宿舍區(qū)。描述班級(jí)的屬性有： 班號(hào)、專(zhuān)業(yè)名、系名、人數(shù)、入校年份。描述系的屬性有：系號(hào)、系名、系辦公室地點(diǎn)、人數(shù)。描述研究會(huì)的屬性有：研究會(huì)名、成立年份、地點(diǎn)、人數(shù)。試給出上述數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系模式；寫(xiě)出每個(gè)關(guān)系的最小依賴(lài)集（即基本的函數(shù)依賴(lài)集，不是導(dǎo)出的函數(shù)依賴(lài)）；指出是否存在傳遞函數(shù)依賴(lài)；對(duì)于函數(shù)依賴(lài)左部是多屬性的情況，討論其函數(shù)依賴(lài)是完全函數(shù)依賴(lài)還是部分函數(shù)依賴(lài)，指出各關(guān)系的候選鍵、外部鍵。120第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論解：1）關(guān)系模式為：系（系號(hào)，系名，系辦公室地點(diǎn)， 宿舍區(qū)，人數(shù) ，系號(hào)系名，系號(hào)系辦公室地點(diǎn)，系名系辦公室地點(diǎn)，系 號(hào)宿舍區(qū) ）班級(jí)（ 班號(hào)，專(zhuān)業(yè)名，系

13、號(hào)，人數(shù) ，入校年份 ，班號(hào)專(zhuān)業(yè)名，班號(hào)系 號(hào)，班號(hào)入校年份，（專(zhuān)業(yè)名，入校年份）班號(hào) ）學(xué)生（ 學(xué)號(hào)，姓名，出生年月 ，系號(hào)，班號(hào)，學(xué)號(hào)姓名，學(xué)號(hào)出生年月， 學(xué)號(hào)系號(hào)，學(xué)號(hào)班號(hào) ，學(xué)號(hào)宿舍區(qū)，班號(hào)系號(hào)， ）入會(huì)（學(xué)號(hào)，研究會(huì)名，入會(huì)年份 ，（學(xué)號(hào)，研究會(huì)名）入會(huì)年份 ）研究會(huì)（ 研究會(huì)名，成立年份，地點(diǎn) ，人數(shù)，研究會(huì)名成立年份， 研究會(huì)名地點(diǎn) ）說(shuō)明：人數(shù)可以不作為屬性， 能統(tǒng)計(jì)得到；宿舍區(qū)應(yīng)作為系的屬性；學(xué)生關(guān)系中的系號(hào)可由班號(hào)屬性通過(guò)班級(jí)關(guān)系得到，冗余可去。121第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論2）傳遞函數(shù)依賴(lài)有： 系號(hào)系辦公室地點(diǎn)； 學(xué)號(hào)宿舍區(qū)；3）以上關(guān)系模式中沒(méi)有部分函數(shù)依賴(lài)。系關(guān)

14、系中候選鍵為： 系號(hào)； 外部鍵為：無(wú)班級(jí)關(guān)系中候選鍵為： 班號(hào)、（專(zhuān)業(yè)名，入校年份）； 外部鍵為：系 號(hào)學(xué)生關(guān)系中候選鍵為：學(xué)號(hào)；外部鍵為：班號(hào)入會(huì)關(guān)系中候選鍵為： （學(xué)號(hào)，研究會(huì)名）外部鍵為：學(xué)號(hào)或 研究會(huì)名研究會(huì)關(guān)系中候選鍵為： 研究會(huì)名； 外部鍵為：無(wú)6、設(shè)有關(guān)系模式 R（A，B，C，D，E，F(xiàn)），函數(shù)依賴(lài)集 F=（A，B） E，（A， C）F，（A，D） B，BC，CD，求出 R 的所有候選關(guān)鍵字。122第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論解：的候選關(guān)鍵字有：（A、C）、（A、B）、（A、D）7、設(shè)有關(guān)系模式R（X，Y ，Z ），函數(shù)依賴(lài)集為F=（X，Y ）Z。請(qǐng)確定 SC 的范式等級(jí)，并證

15、明。解：的候選關(guān)鍵字有：（X，Y ）R 達(dá)到 BCNF 范式等級(jí)，按 BCNF 定義判定即可，具體略。8、設(shè)有關(guān)系模式 R（A，B，C，D，E，F(xiàn)），函數(shù)依賴(lài)集 F=A （B，C），（B，C） A，（B，C，D）（ E，F(xiàn)），EC。試問(wèn)：關(guān)系模式 R 是否為 BCNF 范式，并證明結(jié)論。解：R 達(dá)不到 BCNF 范式。R 的候選關(guān)鍵字有：（A，D）、（B，C，D）、（B，E，D）按 BCNF 定義判定即可，具體略。123第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論9、設(shè)有關(guān)系模式 R（E，F(xiàn)，G，H），函數(shù)依賴(lài) F=E G，G E，F(xiàn)（ E，G），H（E，G），（F，H） E1）求出 R 的所有候選關(guān)鍵字；

16、2）根據(jù)函數(shù)依賴(lài)關(guān)系，確定關(guān)系模式 R屬于第幾范式；3）將 R 分解為 3NF，并保持無(wú)損連接性和函數(shù)依賴(lài)保持性；4）求出 F 的最小函數(shù)依賴(lài)集。解：1）R 的候選關(guān)鍵字為：（F，H）2）R 為： 1NF3）分解為：E，G， EG，GE ）、（F，E，F(xiàn)E ）、（H ，G ，H G）、（F，H ，）（4）最小函數(shù)依賴(lài)集為： EG，GE，F(xiàn)G，HG 124第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論按定理 4.3,求最小函數(shù)依賴(lài)集步驟：F=E G，GE，F(xiàn)（ E，G），H（E，G），（F，H） E=EG，GE，F(xiàn)G，HE，HG，（ F，H） E=EG，GE，F(xiàn)G，HG10、試問(wèn)下列關(guān)系模式最高屬于第幾范式，并解釋其原因。1）R（A，B，C，D），F(xiàn)=B D，ABC。2） R（A，B， C，D，