數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用-課件-第4章

第四章關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化設(shè)計(jì)理論

第一節(jié)問題的提出

第四章關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化設(shè)計(jì)理論

第一節(jié)問題的提出

1一、關(guān)系模式規(guī)范化的概念

（一）導(dǎo)入案例圖書訂購（客戶姓名，客戶地址，聯(lián)系電話，書號，書名，圖書類別，作者，定價(jià)，出版社，出版社所在地，圖書訂購日期，訂購數(shù)量）（二）關(guān)系可能出現(xiàn)的問題1.數(shù)據(jù)冗余大2.插入異常3.刪除異常4.更新異常一、關(guān)系模式規(guī)范化的概念

（一）導(dǎo)入案例2將上面的“圖書訂購”關(guān)系模式通過投影分解成以下4個新的關(guān)系模式?？蛻簦蛻粜彰?，客戶地址，聯(lián)系電話）圖書（書號，書名，類別，作者，定價(jià)，出版社）出版社（出版社，出版社所在地）訂購（客戶姓名，書號，訂購日期，訂購數(shù)量）（三）關(guān)系模式的規(guī)范化將上面的“圖書訂購”關(guān)系模式通過投影分解成3（一）關(guān)系模式應(yīng)滿足的基本要求(1)元組的每個分量必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。(2)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)冗余應(yīng)盡可能少。(3)關(guān)系數(shù)據(jù)庫不能因?yàn)閿?shù)據(jù)更新操作而引起數(shù)據(jù)不一致問題。(4)當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)插入操作時(shí)，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不能產(chǎn)生插入異?，F(xiàn)象(5)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不能在執(zhí)行刪除操作時(shí)產(chǎn)生刪除異常問題(6)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)考慮查詢要求，數(shù)據(jù)組織應(yīng)合理。二、關(guān)系模式規(guī)范化的必要性

（一）關(guān)系模式應(yīng)滿足的基本要求二、關(guān)系模式規(guī)范化的必要性

41.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)一個好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)要遵循以下標(biāo)準(zhǔn)：每個表應(yīng)提供一個唯一的標(biāo)識符，用來區(qū)分不同的行。每個表應(yīng)當(dāng)存儲單個實(shí)體類型的數(shù)據(jù)。每個表不應(yīng)該出現(xiàn)值全部相同的行（或列）。盡量避免接受NULL值（空值）的列。盡量避免值重復(fù)。（二）關(guān)系規(guī)范化的意義1.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)（二）關(guān)系規(guī)范化的意義52.規(guī)范化的意義規(guī)范化的意義可以概括為以下4點(diǎn)。把關(guān)系中的每一個數(shù)據(jù)項(xiàng)都轉(zhuǎn)換成一個最小的數(shù)據(jù)項(xiàng)，即不可再分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。消除冗余，并使關(guān)系檢索得到簡化。消除數(shù)據(jù)在進(jìn)行插入、刪除和修改時(shí)的異常情況。關(guān)系模型靈活，易于使用非過程化的高級查詢語言進(jìn)行查詢。2.規(guī)范化的意義63.關(guān)系規(guī)范化的方法對于有問題的關(guān)系模式，可以通過模式分解的方法使之達(dá)到規(guī)范化。因此，規(guī)范化的過程就是用形式更為簡潔、結(jié)構(gòu)更加規(guī)范的關(guān)系模式取代原有關(guān)系模式的過程。3.關(guān)系規(guī)范化的方法7第二節(jié)函數(shù)依賴及關(guān)系的范式

一、函數(shù)依賴的定義及分類第二節(jié)函數(shù)依賴及關(guān)系的范式

一、函數(shù)依賴的定義及分類8設(shè)R（U，F(xiàn)）是屬性集U上的關(guān)系模式，X和Y是U的子集，F(xiàn)是屬性集U的數(shù)據(jù)依賴集。對于R（U）的任意一個可能的關(guān)系r，均有X的一個值對應(yīng)于Y的唯一具體值，稱Y單值函數(shù)依賴于X，即R中不可能存在兩個元組在X上的屬性值相等，而Y上的屬性值不等，?？煞QX函數(shù)確定Y，或Y函數(shù)依賴于X，記為X→Y。（一）函數(shù)依賴的定義設(shè)R（U，F(xiàn)）是屬性集U上的關(guān)系模式，X和Y是U的子集，F(xiàn)是9關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的基本表具有以下6個性質(zhì)。1.同一屬性的數(shù)據(jù)具有同質(zhì)性。2.同一關(guān)系的屬性名具有不能重復(fù)性。3.關(guān)系中的列位置具有順序無關(guān)性。4.關(guān)系具有元組無冗余性。5.關(guān)系中的元組位置具有順序無關(guān)性。6.關(guān)系中每一個分量都必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。三、關(guān)系的性質(zhì)

關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的基本表具有以下6個性質(zhì)。三、關(guān)系的性質(zhì)

10第二節(jié)函數(shù)依賴及關(guān)系的范式

一、關(guān)系代數(shù)概述第二節(jié)函數(shù)依賴及關(guān)系的范式

一、關(guān)系代數(shù)概述111.完全函數(shù)依賴設(shè)R（U）是屬性集U上的關(guān)系，X'是X的真子集，如果X→Y，并且對于X的任何一個真子集X'，都不存在X'→Y，則稱Y對X完全函數(shù)依賴，記為XY。2.部分函數(shù)依賴設(shè)R（U）是屬性集U上的關(guān)系，X'是X的真子集，如果X→Y，并且對于X的任何一個真子集X'，都存在X'→Y成立，則稱Y對X部分函數(shù)依賴，也就是Y不完全函數(shù)依賴于X，記為XY。3.傳遞函數(shù)依賴在R（U）中，X，Y，Z是U的子集，如果X→Y，（YX），Y→Z，Y→X不成立，則稱Z對X傳遞函數(shù)依賴，記為XZ。（二）函數(shù)依賴的分類1.完全函數(shù)依賴（二）函數(shù)依賴的分類12（一）范式的定義所謂范式（normalform，NF），是指規(guī)范化的關(guān)系模式。從低一級的關(guān)系范式通過模式分解達(dá)到若干高一級范式的關(guān)系模式的集合，這種過程叫做關(guān)系模式的規(guī)范化。二、關(guān)系的范式及其規(guī)范化（一）范式的定義二、關(guān)系的范式及其規(guī)范化131.1NF在一個關(guān)系模式R中，如果R的每一個屬性都是不可再分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，則稱R屬于第一范式1NF，記為R∈1NF。2.2NF如果一個關(guān)系R屬于1NF，且它的每一個非主屬性都完全依賴于關(guān)鍵字，則R屬于第二范式，記為R∈2NF。（二）范式的判定條件與規(guī)范化1.1NF（二）范式的判定條件與規(guī)范化143.3NF如果一個關(guān)系模式R滿足2NF，并且每個非主屬性都不傳遞函數(shù)依賴于關(guān)鍵字，則R屬于第三范式，記為R∈3NF。4.BCNF如果關(guān)系模式R（U，F(xiàn)）∈1NF。若F中任一函數(shù)依賴X→Y且YX時(shí)X必含有R的一個關(guān)鍵字，則R∈BCNF。3.3NF15從前臺來說，由于要考慮到后臺數(shù)據(jù)庫對前臺用戶的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，特別是針對用戶的查詢操作，在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)，如果查詢涉及的后臺數(shù)據(jù)庫表的個數(shù)太多，那么各個表之間就需要進(jìn)行連接運(yùn)算，這勢必降低了數(shù)據(jù)的檢索效率，即使數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)滿足的范式越高，其數(shù)據(jù)處理的開銷也越大。進(jìn)行電子商務(wù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)，并不是關(guān)系的范式級別越高越好；如果針對后臺，那么在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到在進(jìn)行數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改時(shí)，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)一定滿足其完整性要求。（三）電子商務(wù)數(shù)據(jù)庫對規(guī)范化的要求從前臺來說，由于要考慮到后臺數(shù)據(jù)庫對前臺用戶的實(shí)時(shí)響應(yīng)能16規(guī)范化為判斷數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)好壞提供了一種方法，其目的就是消除關(guān)系上的操作異?，F(xiàn)象。關(guān)系規(guī)范化是在逐步消除非主屬性對關(guān)鍵字的部分依賴和傳遞函數(shù)依賴，以及主屬性對關(guān)鍵字的部分依賴、傳遞函數(shù)依賴和非平凡的多值依賴的過程中進(jìn)行的。（四）規(guī)范化小結(jié)規(guī)范化為判斷數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)好壞提供了一種方法，其目的就是消17第四章關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化設(shè)計(jì)理論

第一節(jié)問題的提出

第四章關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化設(shè)計(jì)理論

第一節(jié)問題的提出

18一、關(guān)系模式規(guī)范化的概念

（一）導(dǎo)入案例圖書訂購（客戶姓名，客戶地址，聯(lián)系電話，書號，書名，圖書類別，作者，定價(jià)，出版社，出版社所在地，圖書訂購日期，訂購數(shù)量）（二）關(guān)系可能出現(xiàn)的問題1.數(shù)據(jù)冗余大2.插入異常3.刪除異常4.更新異常一、關(guān)系模式規(guī)范化的概念

（一）導(dǎo)入案例19將上面的“圖書訂購”關(guān)系模式通過投影分解成以下4個新的關(guān)系模式?？蛻簦蛻粜彰?，客戶地址，聯(lián)系電話）圖書（書號，書名，類別，作者，定價(jià)，出版社）出版社（出版社，出版社所在地）訂購（客戶姓名，書號，訂購日期，訂購數(shù)量）（三）關(guān)系模式的規(guī)范化將上面的“圖書訂購”關(guān)系模式通過投影分解成20（一）關(guān)系模式應(yīng)滿足的基本要求(1)元組的每個分量必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。(2)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)冗余應(yīng)盡可能少。(3)關(guān)系數(shù)據(jù)庫不能因?yàn)閿?shù)據(jù)更新操作而引起數(shù)據(jù)不一致問題。(4)當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)插入操作時(shí)，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不能產(chǎn)生插入異?，F(xiàn)象(5)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不能在執(zhí)行刪除操作時(shí)產(chǎn)生刪除異常問題(6)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)考慮查詢要求，數(shù)據(jù)組織應(yīng)合理。二、關(guān)系模式規(guī)范化的必要性

（一）關(guān)系模式應(yīng)滿足的基本要求二、關(guān)系模式規(guī)范化的必要性

211.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)一個好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)要遵循以下標(biāo)準(zhǔn)：每個表應(yīng)提供一個唯一的標(biāo)識符，用來區(qū)分不同的行。每個表應(yīng)當(dāng)存儲單個實(shí)體類型的數(shù)據(jù)。每個表不應(yīng)該出現(xiàn)值全部相同的行（或列）。盡量避免接受NULL值（空值）的列。盡量避免值重復(fù)。（二）關(guān)系規(guī)范化的意義1.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)（二）關(guān)系規(guī)范化的意義222.規(guī)范化的意義規(guī)范化的意義可以概括為以下4點(diǎn)。把關(guān)系中的每一個數(shù)據(jù)項(xiàng)都轉(zhuǎn)換成一個最小的數(shù)據(jù)項(xiàng)，即不可再分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。消除冗余，并使關(guān)系檢索得到簡化。消除數(shù)據(jù)在進(jìn)行插入、刪除和修改時(shí)的異常情況。關(guān)系模型靈活，易于使用非過程化的高級查詢語言進(jìn)行查詢。2.規(guī)范化的意義233.關(guān)系規(guī)范化的方法對于有問題的關(guān)系模式，可以通過模式分解的方法使之達(dá)到規(guī)范化。因此，規(guī)范化的過程就是用形式更為簡潔、結(jié)構(gòu)更加規(guī)范的關(guān)系模式取代原有關(guān)系模式的過程。3.關(guān)系規(guī)范化的方法24第二節(jié)函數(shù)依賴及關(guān)系的范式

一、函數(shù)依賴的定義及分類第二節(jié)函數(shù)依賴及關(guān)系的范式

一、函數(shù)依賴的定義及分類25設(shè)R（U，F(xiàn)）是屬性集U上的關(guān)系模式，X和Y是U的子集，F(xiàn)是屬性集U的數(shù)據(jù)依賴集。對于R（U）的任意一個可能的關(guān)系r，均有X的一個值對應(yīng)于Y的唯一具體值，稱Y單值函數(shù)依賴于X，即R中不可能存在兩個元組在X上的屬性值相等，而Y上的屬性值不等，?？煞QX函數(shù)確定Y，或Y函數(shù)依賴于X，記為X→Y。（一）函數(shù)依賴的定義設(shè)R（U，F(xiàn)）是屬性集U上的關(guān)系模式，X和Y是U的子集，F(xiàn)是26關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的基本表具有以下6個性質(zhì)。1.同一屬性的數(shù)據(jù)具有同質(zhì)性。2.同一關(guān)系的屬性名具有不能重復(fù)性。3.關(guān)系中的列位置具有順序無關(guān)性。4.關(guān)系具有元組無冗余性。5.關(guān)系中的元組位置具有順序無關(guān)性。6.關(guān)系中每一個分量都必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。三、關(guān)系的性質(zhì)

關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的基本表具有以下6個性質(zhì)。三、關(guān)系的性質(zhì)

27第二節(jié)函數(shù)依賴及關(guān)系的范式

一、關(guān)系代數(shù)概述第二節(jié)函數(shù)依賴及關(guān)系的范式

一、關(guān)系代數(shù)概述281.完全函數(shù)依賴設(shè)R（U）是屬性集U上的關(guān)系，X'是X的真子集，如果X→Y，并且對于X的任何一個真子集X'，都不存在X'→Y，則稱Y對X完全函數(shù)依賴，記為XY。2.部分函數(shù)依賴設(shè)R（U）是屬性集U上的關(guān)系，X'是X的真子集，如果X→Y，并且對于X的任何一個真子集X'，都存在X'→Y成立，則稱Y對X部分函數(shù)依賴，也就是Y不完全函數(shù)依賴于X，記為XY。3.傳遞函數(shù)依賴在R（U）中，X，Y，Z是U的子集，如果X→Y，（YX），Y→Z，Y→X不成立，則稱Z對X傳遞函數(shù)依賴，記為XZ。（二）函數(shù)依賴的分類1.完全函數(shù)依賴（二）函數(shù)依賴的分類29（一）范式的定義所謂范式（normalform，NF），是指規(guī)范化的關(guān)系模式。從低一級的關(guān)系范式通過模式分解達(dá)到若干高一級范式的關(guān)系模式的集合，這種過程叫做關(guān)系模式的規(guī)范化。二、關(guān)系的范式及其規(guī)范化（一）范式的定義二、關(guān)系的范式及其規(guī)范化301.1NF在一個關(guān)系模式R中，如果R的每一個屬性都是不可再分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，則稱R屬于第一范式1NF，記為R∈1NF。2.2NF如果一個關(guān)系R屬于1NF，且它的每一個非主屬性都完全依賴于關(guān)鍵字，則R屬于第二范式，記為R∈2NF。（二）范式的判定條件與規(guī)范化1.1NF（二）范式的判定條件與規(guī)范化313.3NF如果一個關(guān)系模式R滿足2NF，并且每個非主屬性都不傳遞函數(shù)依賴于關(guān)鍵字，則R屬于第三范式，記為R∈3NF。4.BCNF如果關(guān)系模式R（U，F(xiàn)）∈1NF。若F中任一函數(shù)依賴X→Y且YX時(shí)X必含有R的一個關(guān)鍵字，則R∈BCNF。3.3NF32從前臺來說，由于要考慮到后臺數(shù)據(jù)庫對前臺用戶的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，特別是針對用戶的查詢操作，在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)，如果查詢涉及的后臺數(shù)據(jù)庫表的個數(shù)太多，那么各個表之間就需要進(jìn)行連接運(yùn)算，這勢必降低了數(shù)據(jù)的檢索效率，即使數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)滿足的范式越高，其數(shù)據(jù)處理的開銷也越大。進(jìn)行電子商務(wù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)，并不是關(guān)系的范式級別