第四章關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范設(shè)計(jì)

第四章

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范設(shè)計(jì)本章主要內(nèi)容4.1關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問(wèn)題4.2函數(shù)依賴4.3關(guān)系模式的分解特性4.4關(guān)系模式的范式SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)SQL用戶BaseTableB1ViewV1ViewV2BaseTableB2BaseTableB3BaseTableB4StoredFileS1StoredFileS1StoredFileS1StoredFileS1外模式模式內(nèi)模式SQL語(yǔ)言支持的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)S#、SNAME、SDEPT、

C#、CNAME、TIME、

S#、C#、GRADES(S#、SNAME、SDEPT)C（C#、CNAME、TIME）SC（S#、C#、GRADE）……S#SNAMESDEPTC#CNAMETIMEGRADECNAME_SNAME_GRADE(C#,S#,GRADE）4.1關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)于一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，它有一個(gè)屬性集U,其中每個(gè)屬性Ai對(duì)應(yīng)一個(gè)值域DOM（Ai），它由屬性集U和U上成立的數(shù)據(jù)完整性約束集組成。關(guān)系r是關(guān)系模式R(U)的當(dāng)前值，是一個(gè)元組的集合。這里的關(guān)系模式和關(guān)系一般稱為泛關(guān)系模式和泛關(guān)系。R（S#、SNAME、SDEPT、C#、CNAME、TIME、S#、C#、GRADE）但是對(duì)于許多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，往往R(U)不是恰當(dāng)?shù)男问剑仨氂靡粋€(gè)關(guān)系模式的集合p＝｛R1,R2,……Rk}來(lái)代替R(U),這里的p稱為數(shù)據(jù)庫(kù)模式。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)模式的每一個(gè)關(guān)系模式賦予一個(gè)當(dāng)前值，就得到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例（數(shù)據(jù)庫(kù)）。S(S#、SNAME、SDEPT)

C（C#、CNAME、TIME）

SC（S#、C#、GRADE）什么是好的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)體現(xiàn)客觀世界的信息無(wú)過(guò)度的冗余無(wú)插入異常無(wú)更新復(fù)雜無(wú)刪除異常4.1關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問(wèn)題4.1關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問(wèn)題TNAMEADDRESSC#CNAMEt1a1c1n1t1a1c2n2t1a1c3n3t2a2c4n4t2a2c5n2t3a3c6n4關(guān)系模式R(TNAME,ADDRESS,C#,CNAME)4.1關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)操作時(shí),會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題1、數(shù)據(jù)冗余：(數(shù)據(jù)重復(fù)存儲(chǔ):浪費(fèi)存儲(chǔ)空間,數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)困難）如一名教師教多門(mén)課程，他的地址要重復(fù)多次2、更新異常：如果一個(gè)教師教了三門(mén)課程，則如果他的地址變了，三個(gè)元組的地址信息都要變。若有一個(gè)沒(méi)變，就會(huì)造成地址不唯一，產(chǎn)生錯(cuò)誤信息。3、插入異常：主鍵為空的記錄不能存在于數(shù)據(jù)庫(kù),導(dǎo)致不能進(jìn)行插入操作如教師沒(méi)有分配教學(xué)任務(wù)，就不能插入數(shù)據(jù)庫(kù)。4.刪除異常：刪除操作后,會(huì)引起一些信息的丟失。如一個(gè)原有教學(xué)任務(wù)的教師教師現(xiàn)在沒(méi)有教學(xué)任務(wù)，要把這個(gè)教師的所有元組都刪去。這樣就把這個(gè)教師的姓名和地址也從數(shù)據(jù)庫(kù)中刪去了，不合理。TNAMEADDRESSC#CNAMEt1a1c1n1t1a1c2n2t1a1c3n3t2a2c4n4t2a2c5n2t3a3c6n44.1關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問(wèn)題解決之道：分解!分解!!再分解!!!TNAMEADDRESSt1a1t2a2t3a3TNAMEC#CNAMEt1c1n1t1c2n2t1c3n3t2c4n4t2c5n2t3c6n4分解為兩個(gè)模式：R1(TNAME,ADDRESS)R2(TNAME,C#,CNAME)考慮為學(xué)生的選課信息而設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)系模式。過(guò)度冗余——數(shù)據(jù)重復(fù)更新異?！麓鷥r(jià)大、可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致刪除異?！糠中畔⒌膭h除可能導(dǎo)致信息的丟失插入異?！仨氂型暾畔⒃趺捶纸庾罴?？4.1關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問(wèn)題4.2函數(shù)依賴(FD,FunctionDependence)y=f(x)y=3x4.2.1函數(shù)依賴定義設(shè)有關(guān)系模式R(A1，A2，...An)或簡(jiǎn)記為R(U)，X，Y是U的子集，r是R的任一具體關(guān)系，

如果對(duì)r的任意兩個(gè)元組t1,t2,由t1[X]=t2[X]導(dǎo)致t1[Y]=t2[Y]，則稱X函數(shù)決定Y，或Y函數(shù)依賴于X，

記為X→Y。X→Y為模式R的一個(gè)函數(shù)依賴。

如S#Sname，（S#，C#）Grade

該定義理解如下：有一張?jiān)O(shè)計(jì)好的二維表，X，Y是表的某些列(可以是一列，也可以是多列)，若在表中的第t1行，和第t2行上的X值相等，

那么必有t1行和t2行上的Y值也相等，這就是說(shuō)Y函數(shù)依賴于X。

比如，有如下二維表

在表中，凡成績(jī)相同的，對(duì)應(yīng)的“成績(jī)等級(jí)”也必是相同的，因此，“成績(jī)等級(jí)”函數(shù)依賴于"成績(jī)"。

但是反過(guò)來(lái)則不成立。

Notice:

(1)在這張表中，任何一行的關(guān)系均應(yīng)符合函數(shù)依賴的條件，如果有一行不符合函數(shù)依賴的條件，則函數(shù)依賴對(duì)于這個(gè)關(guān)系就不成立。

(2)函數(shù)依賴是否成立是不可證明的，只能通過(guò)屬性的含義來(lái)判斷.表例學(xué)號(hào)姓名成績(jī)成績(jī)等級(jí)00001李里77C00002丁力91A00003李小紅85B00004馬琳85B00005王佳怡66D00006胡林70C.....................舉例:

職工號(hào)(A) 基本工資(B) 獎(jiǎng)金(C) 051 390 50052420 5005339080ABACBACA 4.2.2函數(shù)依賴－幾點(diǎn)說(shuō)明1.函數(shù)依賴是語(yǔ)義范疇的概念.它反映了一種語(yǔ)義完整性約束,只能根據(jù)語(yǔ)義來(lái)確定一個(gè)函數(shù)依賴.例如，“姓名”－“年齡”這個(gè)函數(shù)依賴只有在沒(méi)有同名人的條件下成立，否則，此函數(shù)依賴不成立。2.函數(shù)依賴是指關(guān)系R模式的所有關(guān)系元組均應(yīng)滿足的約束條件,而不是關(guān)系模式中的某個(gè)或某些元組滿足的約束條件。4.2.2函數(shù)依賴－幾點(diǎn)說(shuō)明3.函數(shù)依賴與屬性間的聯(lián)系類型有關(guān)(1)若屬性X和Y之間有“一對(duì)一”的聯(lián)系,

則XY,YX,XY.（如不存在同名的學(xué)號(hào)和姓名）(2)若屬性X和Y之間有“多對(duì)一”的聯(lián)系,

則XY,但YX.(3)若屬性X和Y之間有“多對(duì)多”的聯(lián)系,

則X與Y之間不存在任何函數(shù)依賴.當(dāng)確定函數(shù)依賴關(guān)系時(shí),可從屬性間的聯(lián)系入手函數(shù)依賴(FD,FunctionDependence)

y=f(x)問(wèn)：X、Y是誰(shuí)函數(shù)依賴誰(shuí)？是X函數(shù)依賴Y？還是Y函數(shù)依賴X？答：Y函數(shù)依賴X（X函數(shù)決定Y）X=1y=3;X=2y=6;y=3x=1;y=6x=2;y=x2X=1y=1;X=-2y=4;y=1x=1orx=-1;y2=x2y=1x=1orx=-1;x=1y=1ory=-1;y=3x問(wèn)：X、Y是誰(shuí)函數(shù)依賴誰(shuí)？是X函數(shù)依賴Y？還是Y函數(shù)依賴X？答：沒(méi)有任何函數(shù)依賴關(guān)系4.2.2函數(shù)依賴－幾點(diǎn)說(shuō)明4.如果X→Y,并且Y不是X的子集,則稱X→Y是非平凡的函數(shù)依賴;如果Y是X的子集,則稱X→Y是平凡的函數(shù)依賴;

我們討論的是非平凡的函數(shù)依賴.例如：（S#，SN）

SN是平凡的函數(shù)依賴5.函數(shù)依賴的存在,決定了自然連接的特性設(shè)關(guān)系模式R(X,Y,Z),X,Y,Z為不相交的屬性集合,若X→Y,X→Z,

則有R(X,Y,Z)=R（X,Y)R(X,Z)

即用它們的自然連接可復(fù)員原關(guān)系模式舉例：關(guān)系模式S(S#,SN,C#,G,CN,TN,TA)主鍵：（S#，C#）函數(shù)依賴：S#SN（每個(gè)學(xué)生只能有一個(gè)姓名）C#CN(每個(gè)課程號(hào)只能對(duì)應(yīng)一門(mén)課程)TNTA(每個(gè)教師只能有一個(gè)年齡）（S#，C#）

G(每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)一門(mén)課程只能有一個(gè)成績(jī)）

4.2.2函數(shù)依賴ABC142356346738910說(shuō)明關(guān)系是否滿足下列函數(shù)依賴：ABACABCCAACB不滿足AB，因?yàn)椋?,5,6)和（3,4,6），t1(A)=t2(A)=3,但是t1(B)=5而t2(A)=4ACABCCA4.2.3鍵定義超鍵：設(shè)X為關(guān)系R的屬性或?qū)傩越M，U為R的元組若XU，則稱X為R的超鍵。候選鍵：設(shè)X為R的超鍵，若X中不含多余屬性，則稱X為R的候選鍵。主鍵：若關(guān)系R有多個(gè)候選鍵，則可以從中選定一個(gè)作為R的主鍵。主屬性：包含在任何一個(gè)候選鍵中的屬性，稱作主屬性，不包含在任何鍵中的屬性稱為非主屬性。全鍵：關(guān)系模式的鍵由整個(gè)屬性組構(gòu)成。 如（S#，C#，T#）4.2.3鍵候選鍵的兩個(gè)性質(zhì):1、標(biāo)識(shí)的唯一性:對(duì)于R(U)中的每一元組,X的值確定后,該元組就相應(yīng)確定了.即：X函數(shù)決定該關(guān)系的所有其他屬性(X→R)

XA1A2…An S#SD,SS,SBirthday2、無(wú)冗余性:X是屬性組的情況下,X的任何真子集都不能唯一標(biāo)識(shí)該元組

即：不存在X的真子集Y,使得YA1A2…An

(S#,C#)Grade4.2.3鍵舉例：設(shè)關(guān)系模式R(XYZ)，已知FD是XY,YZ,那么可以推出XXYZ也在F+中，但X的真子集（此處是空值）不可能函數(shù)決定XYZ,所以X是模式R的鍵。職工關(guān)系模式ZG(工號(hào)，姓名，年齡，性別，工資）工號(hào)(工號(hào)，姓名，年齡，性別，工資），工號(hào)沒(méi)有真子集，所以工號(hào)是鍵。(工號(hào)，姓名）(工號(hào)，姓名，年齡，性別，工資）

，但不是鍵。4.3關(guān)系模式的分解特性我們可以通過(guò)把一個(gè)關(guān)系模式的分解成多個(gè)關(guān)系模式，以解決它的插入、刪除和更新操作所帶來(lái)的一些問(wèn)題。為了在分解要保證原來(lái)模式所滿足的特性，要求分解處理具有無(wú)損聯(lián)接和保持函數(shù)依賴。4.3.1模式分解中存在的問(wèn)題設(shè)有關(guān)系R=A1A2…An，R1,R2…Rn是R的子集，R=R1UR2U…Rk,設(shè)有關(guān)系模式R1,R2…Rk的集合用p表示，p＝｛R1,R2…Rk｝。用p代替R的過(guò)程稱為關(guān)系模式的分解。P稱為R的一個(gè)分解，也稱為數(shù)據(jù)庫(kù)模式。R稱為泛關(guān)系模式，R對(duì)應(yīng)的當(dāng)前值稱為泛關(guān)系。數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前值σ稱為數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例，它是由數(shù)據(jù)庫(kù)模式中的每一個(gè)關(guān)系模式的當(dāng)前值組成，σ＝｛r1,r2…rk}來(lái)表示。4.3.1模式分解中存在的問(wèn)題實(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)前值的分解的具體表現(xiàn)。4.3.1模式分解中存在的問(wèn)題R(A,B,C)ABC112221AB1122BC1221ABC112221∏AB(R)∏BC(R)∏AB(R)∏BC(R)R(A,B,C)ABC111212AB1121BC1112ABC111112211212∏AB(R)∏BC(R)∏AB(R)∏BC(R)有損分解無(wú)損分解4.3.1模式分解中存在的問(wèn)題關(guān)系模式的分解有幾個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)：分解具有無(wú)損連接分解保持函數(shù)依賴分解既要保持依賴，又要具有無(wú)損聯(lián)接達(dá)到更高級(jí)范式4.3.2無(wú)損聯(lián)接無(wú)損連接分解定義

關(guān)系模式R，分解成關(guān)系模式p={R1,R2…Rk},F是R上的一個(gè)函數(shù)依賴集。如果對(duì)R中滿足F的每一個(gè)關(guān)系r都有：r=∏R1(r)∏R2(r)∏Rk(r)則稱此分解p是相對(duì)于F是“無(wú)損連接分解”。即r為它在Ri上的投影的自然聯(lián)接?！荝i(r)表示關(guān)系r在模式Ri的屬性上的投影。4.3.2無(wú)損聯(lián)接的測(cè)試將R（A,B,C)分解為兩個(gè)模式R1(A,B)和R2(B,C)ABCa1b1c1a2b1c2a7b3c3a8b4c4a9b5c5ABa1b1a2b1a7b3a8b4a9b5BCb1c1b1c2b3c3b4c4b5c5R(A,B,C)關(guān)系r1關(guān)系r2關(guān)系4.3.2無(wú)損聯(lián)接的測(cè)試ABCa1b1c1a2b1c2a7b3c3a8b4c4a9b5c5R(A,B,C)關(guān)系A(chǔ)BCa1b1c1a1b1c2a2b1c1a2b1c2a7b3c3a8b4c4a9b5c5R1（A,B)R2(B,C)所以把R（A,B,C)分解為兩個(gè)模式R1(A,B)和R2(B,C)不是具有無(wú)損聯(lián)接性的分解。4.3.2無(wú)損聯(lián)接的測(cè)試如果一個(gè)模式分解不是無(wú)損聯(lián)接分解，那么分解不能通過(guò)自然聯(lián)接運(yùn)算恢復(fù)，因此要求分解時(shí)利用屬性間的函數(shù)依賴的性質(zhì)，才能保證此分解具有無(wú)損聯(lián)接性。

問(wèn)題提出：在關(guān)系模式的規(guī)范化處理過(guò)程中，不僅要知道一個(gè)給定的函數(shù)依賴集合，還要知道由給定的函數(shù)依賴集合所蘊(yùn)涵（或推導(dǎo)出）的所有函數(shù)依賴的集合。為此，需要一個(gè)有效而完備的公理系統(tǒng)，Armstrong公理系統(tǒng)即是這樣的一個(gè)系統(tǒng)。Armstrong公理系統(tǒng)

蘊(yùn)含定義：設(shè)F是R上的函數(shù)依賴集合，X→Y是R的一個(gè)函數(shù)依賴。如果R的一個(gè)關(guān)系實(shí)例滿足F，則必然滿足X→Y，則稱F邏輯蘊(yùn)含(Imply)X→Y。

Armstrong公理：為從已知的函數(shù)依賴推導(dǎo)出其他的函數(shù)依賴，Armstrong提出了一套推理規(guī)則，稱為Armstrong公理(Armstrong’sAxioms)。

閉包定義：函數(shù)依賴集合F所邏輯蘊(yùn)含的函數(shù)依賴的全體，稱為F的閉包(Closure)，記為F+。

(2)增廣律(Augmentation)

：若X→Y，ZU，則XZ→YZ。

(1)自反律(Reflexivity)

：若YXU，則X→Y。

(3)傳遞律(Transitivity)

：若X→Y和Y→Z，則X→Z。引理1：Armstrong公理是正確的，即：如F成立，則由F根據(jù)Armstrong公理所推導(dǎo)的函數(shù)依賴總是成立的。引理2：如下三條推理規(guī)則是正確的：公理包含如下三條推理規(guī)則：

(2)

偽傳遞規(guī)則(PseudoTransitivity)：如果X→Y，YW→Z，則XW→Z。

(1)

合并規(guī)則(Union)：如果X→Y，X→Z，則X→YZ。

(3)

分解規(guī)則(Decomposition)：如果X→Y，ZY，則X→Z。或：如X→YZ，則X→Y，X→Z。F的閉包F+

F={XY,YZ},F+計(jì)算是NP完全問(wèn)題，XA1A2...An

F+={Xφ,Yφ,Zφ,XYφ,XZφ,YZφ,XYZφ,XX,YY,ZZ,XYX,XZX,YZY,XYZX,XY,YZ,XYY,XZY,YZZ,XYZY,XZ,YYZ,XYZ,XZZ,YZYZ,XYZZ,XXY, XYXY,XZXY,XYZXY,XXZ,XYYZ,XZXZ,XYZYZXYZ,XYXZ,XZXY,XYZXZ,XZYZ,XYXYZ,XZXYZ,XYZXYZ}S(學(xué)號(hào),系號(hào),宿舍樓號(hào))F={學(xué)號(hào)→系號(hào),系號(hào)→宿舍樓號(hào)}顯然，S不屬于3NF。分解0：S01(學(xué)號(hào)),S02(系號(hào),宿舍樓號(hào))S(學(xué)號(hào),系號(hào),宿舍樓號(hào))F={學(xué)號(hào)→系號(hào),系號(hào)→宿舍樓號(hào)}顯然，S不屬于3NF。顯然分解0是不可行的。分解0： S01(學(xué)號(hào)),S02(系號(hào),宿舍樓號(hào))

分解1：S11(學(xué)號(hào),宿舍樓號(hào)),S12(系號(hào),宿舍樓號(hào))分解2：S21(學(xué)號(hào),系號(hào)),S22(學(xué)號(hào),宿舍樓號(hào))分解3：S31(學(xué)號(hào),系號(hào)),S32(系號(hào),宿舍樓號(hào))顯然，都屬于3NF（事實(shí)上，都屬于BCNF、4NF）。學(xué)號(hào)系號(hào)宿舍樓號(hào)S1D1AS2D2BS3D2BS4D3A學(xué)號(hào)宿舍樓號(hào)S1AS2BS3BS4A系號(hào)宿舍樓號(hào)D1AD2BD3A投影操作（分解1:S11,S12）S學(xué)號(hào)宿舍樓號(hào)系號(hào)宿舍樓號(hào)S1AD1AS1AD2BS1AD3AS2BD1AS2BD2BS2BD3AS3BD1AS3BD2BS3BD3AS4AD1AS4AD2BS4AD3A學(xué)號(hào)系號(hào)宿舍樓號(hào)S1D1AS1D3AS2D2BS3D2BS4D1AS4D3A學(xué)號(hào)系號(hào)宿舍樓號(hào)S1D1AS2D2BS3D2BS4D3ASS’S≠S’結(jié)論：分解1不是好的分解3個(gè)或更多的關(guān)系模式的情況下要判別分解是否具有無(wú)損連接性要比較復(fù)雜的算法。2個(gè)則很容易。定理1 U1∩U2→U1-U2∈F+ 或 U1∩U2→U2-U1∈F+定理2如果FDX→Y在模式R上成立，且X∩Y=?,那么R分解成ρ

={R-Y,XY}是無(wú)損分解，例如：S(學(xué)號(hào),系號(hào),宿舍樓號(hào))F={學(xué)號(hào)→系號(hào),系號(hào)→宿舍樓號(hào)}X→Y，ρ

={R-Y,XY}S1(學(xué)號(hào),宿舍樓號(hào))S2(學(xué)號(hào),系號(hào))分解1：S11(學(xué)號(hào),宿舍樓號(hào)),S12(系號(hào),宿舍樓號(hào))U1∩U2=宿舍樓號(hào)，U1-U2=學(xué)號(hào)（不成立）或U1∩U2=宿舍樓號(hào)，U1-U2=系號(hào)（不成立）（F={學(xué)號(hào)→系號(hào),系號(hào)→宿舍樓號(hào)}，F(xiàn)+）分解2：S21(學(xué)號(hào),系號(hào)),S22(學(xué)號(hào),宿舍樓號(hào))U1∩U2=學(xué)號(hào)，U1-U2=系號(hào)。 顯然，U1∩U2→U1-U2。結(jié)論：分解2具有無(wú)損連接性. 但是分解2也不是好的方案。假設(shè)學(xué)生S3從D2系轉(zhuǎn)到D3系，要修改兩個(gè)關(guān)系，否則數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息會(huì)不一致。這是由于分解得到的兩個(gè)關(guān)系模式不是互相獨(dú)立造成的。系號(hào)→宿舍樓號(hào)沒(méi)投影在同一個(gè)關(guān)系中。于是我們有要求模式分解保持函數(shù)依賴這條等價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)論：分解2雖然是無(wú)損分解，但丟失了函數(shù)依賴系號(hào)→宿舍樓號(hào)學(xué)號(hào)宿舍樓號(hào)S1AS2BS3BS4A學(xué)號(hào)系號(hào)S1D1S2D2S3D2S4D3分解3：S31(學(xué)號(hào),系號(hào)),S32(系號(hào),宿舍樓號(hào))F={學(xué)號(hào)→系號(hào),系號(hào)→宿舍樓號(hào)}1：保持函數(shù)依賴的。2：根據(jù) U1∩U2→U1-U2∈F+ 或 U1∩U2→U2-U1∈F+U1∩U2=系號(hào)，U2-U1=宿舍樓號(hào)這一分解也具有無(wú)損連接性結(jié)論：分解3是一個(gè)好的分解4.3.3保持函數(shù)依賴的分解保持關(guān)系模式分解等價(jià)的另一個(gè)重要條件是關(guān)系模式的函數(shù)依賴集在分解后仍在數(shù)據(jù)庫(kù)模式中保持不變。即關(guān)系模式R到={R1,R2…Rk}的分解，應(yīng)使函數(shù)依賴集F,被F在這些Ri上的投影蘊(yùn)涵。F在AB,AC,DB,CD上的投影分別為｛A→B｝,｛A→C｝,?,｛D→C｝丟失了B→C,A→D,所以此分解不保持FD設(shè)關(guān)系模式R(A,B,C,D)F是R上成立的FD集，F(xiàn)={A→B,B→C,A→D,D→C},

={AB,AC,BD,CD}是R的一個(gè)分解。4.3.3保持函數(shù)依賴的分解4.3.4模式分解與模式等價(jià)問(wèn)題模式分解的兩個(gè)特性實(shí)際上涉及兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)模式的等價(jià)問(wèn)題，這種等價(jià)數(shù)據(jù)等價(jià)和依賴等價(jià)兩個(gè)方面。數(shù)據(jù)等價(jià)是指兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例應(yīng)表示同樣的信息內(nèi)容，用無(wú)損分解衡量。依賴等價(jià)是指兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)模式應(yīng)有相同的依賴集閉包。在依賴集閉包相等的情況下，數(shù)據(jù)的語(yǔ)義是不會(huì)出差錯(cuò)的。違反數(shù)據(jù)等價(jià)或語(yǔ)義等價(jià)的分解很難說(shuō)是一個(gè)好的分解。 但同時(shí)達(dá)到也不是簡(jiǎn)單的事情。4.3.4關(guān)于模式分解的幾個(gè)事實(shí)分解具有無(wú)損連接性和分解保持函數(shù)依賴是兩個(gè)相互獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)。1.具有無(wú)損連接性性的分解不一定保持函數(shù)依賴?yán)绶纸?.2保持函數(shù)依賴的分解不一定具有無(wú)損連接性如SC(SNO,DNO,CNO,CREDIT)F={SNO→DNO,CNO→CREDIT}分解為兩個(gè)關(guān)系模式：SC1(SNO,DNO)SC2(CNO,CREDIT)這個(gè)分解保持函數(shù)依賴的分解不具有無(wú)損連接性結(jié)論：關(guān)系模式的一個(gè)分解可能具有無(wú)損連接性，可能是保持函數(shù)依賴，有可能是即具有無(wú)損連接性也保持函數(shù)依賴4.3.4關(guān)于模式分解的幾個(gè)事實(shí)若要求分解具有無(wú)損連接性，那么模式分解可以達(dá)到BCNF;若要求分解保持函數(shù)依賴,那么模式分解可以達(dá)到3NF,但不一定達(dá)到BCNF;若要求分解即具有無(wú)損連接性，又保持函數(shù)依賴,那么模式分解可以達(dá)到3NF,但不一定達(dá)到BCNF;4.4關(guān)系模式的范式

（NF，NormalForm）

第一范式（1NF）

第二范式（2NF）第三范式（3NF）

BCNF第四范式（4NF）第五范式（5NF）考核要求：了解考核要求：領(lǐng)會(huì)為什么要關(guān)系規(guī)范化？

關(guān)系模式的存儲(chǔ)異常:數(shù)據(jù)冗余、更新異常、插入異常和刪除異常

關(guān)系模式的設(shè)計(jì)：把泛關(guān)系模式分解成規(guī)范化的數(shù)據(jù)庫(kù)模式。二維表的例子學(xué)號(hào)姓名專業(yè)課程號(hào)課程名教師系辦公室電話教室成績(jī)01張計(jì)算機(jī)CS01數(shù)據(jù)庫(kù)陳計(jì)算機(jī)13025894024940989張計(jì)算機(jī)CS02數(shù)學(xué)趙數(shù)學(xué)30235890323882376張計(jì)算機(jī)CS03英語(yǔ)陳外語(yǔ)5034589403050207102王網(wǎng)絡(luò)CS01數(shù)據(jù)庫(kù)陳計(jì)算機(jī)13025894024940973王網(wǎng)絡(luò)CS02數(shù)學(xué)趙數(shù)學(xué)30235890323882388王網(wǎng)絡(luò)CS03英語(yǔ)陳外語(yǔ)50345894030502003李通訊CS01數(shù)據(jù)庫(kù)陳計(jì)算機(jī)130258940249409李通訊CS04C++周計(jì)算機(jī)303358903338832李通訊CS03英語(yǔ)陳外語(yǔ)503458940305020###########需要的知識(shí) 理解“非主屬性”、“完全函數(shù)依賴”、“候選鍵”、“部分函數(shù)依賴”、“傳遞函數(shù)依賴”這五個(gè)名詞的含義。

（1）候選鍵：可以唯一決定關(guān)系模式R中某元組值且不含有多余屬性的屬性集。

（2）非主屬性：即非鍵屬性，指關(guān)系模式R中不包含在任何建中的屬性。

（3）完全函數(shù)依賴：設(shè)R為任意給定關(guān)系,x、y其屬性集，若x→y，且對(duì)x中的任何真子集，x’都有x’→y。則稱y完全函數(shù)依賴于x。

（4）部分函數(shù)依賴：設(shè)R為任意給定關(guān)系,x、y其屬性集，若x→y，且x中存在一個(gè)真子集x’，x’滿足x’→y。則稱y部分函數(shù)依賴于x。

（5）傳遞函數(shù)依賴：設(shè)R為任意給定關(guān)系,x、y、z其屬性集，若x→y，y→x，y→z，則有x→z，則稱z傳遞函數(shù)依賴于x。1NF：第一范式1NF：第一范式——即關(guān)系模式中的屬性的值域中每一個(gè)值都是不可再分解的值。

如果某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)模式都是第一范式的，則稱該數(shù)據(jù)庫(kù)模式是屬于第一范式的數(shù)據(jù)庫(kù)模式。

第二范式

如果關(guān)系模式R為第一范式，并且R中每一個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴于R的某個(gè)候選鍵，

則稱為第二范式模式。

在分析是否為第2范式時(shí)，應(yīng)首先確定候選鍵，然后把關(guān)系模式中的非主屬性與鍵的依賴關(guān)系進(jìn)行考察，

是否都為完全函數(shù)依賴，如是，則此關(guān)系模式為2NF。

如果數(shù)據(jù)庫(kù)模式中每個(gè)關(guān)系模式都是2NF的，則此數(shù)據(jù)庫(kù)模式屬于2NF的數(shù)據(jù)庫(kù)模式。

第三范式3NF如果關(guān)系模式R是第二范式，且每個(gè)非主屬性都不傳遞依賴于R的候選鍵，則稱R為第三范式模式。

傳遞依賴的含義：在關(guān)系模式中，如果Y→X，X→A，且XY(X不決定Y)和AX(A不屬于X)，那么Y→A是傳遞依賴。

Notice: 要求非主屬性都不傳遞依賴于候選鍵。

把泛關(guān)系模式R用一組關(guān)系模式的集合ρ={R1,R2,...,Rk}來(lái)表示(R1,R2,...,Rk都是R的子集，ρ就是數(shù)據(jù)庫(kù)模式)。

以ρ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)。

第一范式消去非主屬性對(duì)鍵的部分函數(shù)依賴BCNF第二范式第三范式消去非主屬性對(duì)鍵的傳遞函數(shù)依賴消去主屬性對(duì)鍵的傳遞函數(shù)依賴普通二維表消去重復(fù)疊代不合理的分解會(huì)出現(xiàn)以下情況：失去函數(shù)依賴、或出現(xiàn)插入、刪除異常等情況。

模式分解的衡量標(biāo)準(zhǔn)有三種：

（1）分解具有無(wú)損聯(lián)接；

（2）分解要保持函數(shù)依賴；

（3）分解既要保持依賴，又要具有無(wú)損 聯(lián)接。

學(xué)院具體情況：一種課由一位老師任教，每種課在一個(gè)教室上，每位老師有一獨(dú)立的辦公室。學(xué)生選課表數(shù)據(jù)資料初步統(tǒng)計(jì)如下：?jiǎn)栴}：這是一個(gè)關(guān)系表嗎？不是學(xué)號(hào)姓名專業(yè)課程號(hào)課程名教師系辦公室電話教室成績(jī)01張計(jì)算機(jī)CS01數(shù)據(jù)庫(kù)陳計(jì)算機(jī)13025894024940989張計(jì)算機(jī)CS02數(shù)學(xué)趙數(shù)學(xué)30235890323882376張計(jì)算機(jī)CS03英語(yǔ)陳外語(yǔ)5034589403050207102王網(wǎng)絡(luò)CS01數(shù)據(jù)庫(kù)陳計(jì)算機(jī)13025894024940973王網(wǎng)絡(luò)CS02數(shù)學(xué)趙數(shù)學(xué)30235890323882388王網(wǎng)絡(luò)CS03英語(yǔ)陳外語(yǔ)50345894030502003李通訊CS01數(shù)據(jù)庫(kù)陳計(jì)算機(jī)130258940249409李通訊CS04C++周計(jì)算機(jī)303358903338832李通訊CS03英語(yǔ)陳外語(yǔ)503458940305020###########第一范式消去非主屬性對(duì)鍵的部分函數(shù)依賴BCNF第二范式第三范式消去非主屬性對(duì)鍵的傳遞函數(shù)依賴消去主屬性對(duì)鍵的傳遞函數(shù)依賴普通二維表消去重復(fù)疊代學(xué)號(hào)姓名專業(yè)課程號(hào)課程名教師系辦公室電話教室成績(jī)01張計(jì)算機(jī)CS01數(shù)據(jù)庫(kù)陳計(jì)算機(jī)1302589402494098901張計(jì)算機(jī)CS02數(shù)學(xué)趙數(shù)學(xué)3023589032388237601張計(jì)算機(jī)CS03英語(yǔ)陳外語(yǔ)5034589403050207102王網(wǎng)絡(luò)CS01數(shù)據(jù)庫(kù)陳計(jì)算機(jī)1302589402494097302王網(wǎng)絡(luò)CS02數(shù)學(xué)趙數(shù)學(xué)3023589032388238802王網(wǎng)絡(luò)CS03英語(yǔ)陳外語(yǔ)50345894030502003李通訊CS01數(shù)據(jù)庫(kù)陳計(jì)算機(jī)13025894024940903李通訊CS04C++周計(jì)算機(jī)30335890333883203李通訊CS03英語(yǔ)陳外語(yǔ)503458940305020###########去掉重復(fù)疊代部分得到如下表：?jiǎn)栴}：1、這是一個(gè)關(guān)系表嗎？3、還存在問(wèn)題嗎？2、這是第幾范式？是是第一范式問(wèn)題很多：1、插入問(wèn)題，新同學(xué)小趙不能被插入表中，因?yàn)樗€沒(méi)有選課，課程號(hào)不能為空（實(shí)體完整性的要求）。2、刪除問(wèn)題，小李不能被刪除，因?yàn)橹芾蠋煂⒈粍h除。3、更新問(wèn)題，修改陳老師相關(guān)信息很困難。如何結(jié)決這些問(wèn)題呢？第一范式消去非主屬性對(duì)鍵的部分函數(shù)依賴BCNF第二范式第三范式消去非主屬性對(duì)鍵的傳遞函數(shù)依賴消去主屬性對(duì)鍵的傳遞函數(shù)依賴普通二維表消去重復(fù)疊代方法：對(duì)關(guān)系進(jìn)行分解！

學(xué)號(hào)課程號(hào)成績(jī)姓名專業(yè)系辦公室教師課程名教室電話學(xué)號(hào)姓名專業(yè)01張計(jì)算機(jī)02王網(wǎng)絡(luò)03李通訊課程號(hào)課程名教室教師系辦公室電話CS01數(shù)據(jù)庫(kù)9409陳計(jì)算S02數(shù)學(xué)8823趙數(shù)學(xué)30235890323CS03英語(yǔ)5020陳計(jì)算S04C++3033周計(jì)算機(jī)88325890333學(xué)號(hào)課程號(hào)成績(jī)01CS018901CS027601CS037102CS017302CS028802CS0303CS0103CS0403CS02問(wèn)題：1、這是一個(gè)關(guān)系表嗎？是第二范式是2、這是第幾范式？3、還存在問(wèn)題嗎？存在，冗余、更新、刪除問(wèn)題如何結(jié)決這一問(wèn)題呢？學(xué)號(hào)課程號(hào)成績(jī)姓名專業(yè)系辦公室教師課程名教室電話學(xué)號(hào)課程號(hào)學(xué)號(hào)課程號(hào)成績(jī)姓名專業(yè)系辦公室教師課程名教室電話學(xué)號(hào)課程號(hào)第一范式消去非主屬性對(duì)鍵的部分函數(shù)依賴BCNF第二范式第三范式消去非主屬性對(duì)鍵的傳遞函數(shù)依賴消去主屬性對(duì)鍵的傳遞函數(shù)依賴普通二維表消去重復(fù)疊代方法：對(duì)關(guān)系進(jìn)行進(jìn)一步的分解！

學(xué)號(hào)姓名專業(yè)01張計(jì)算機(jī)02王網(wǎng)絡(luò)03李通訊教師系辦公室電話陳計(jì)算計(jì)算機(jī)88325890333趙數(shù)學(xué)30235890323課程號(hào)課程名教師教室CS01數(shù)據(jù)庫(kù)陳9409CS02數(shù)學(xué)趙8823CS03英語(yǔ)陳5020CS04C++周3033學(xué)號(hào)課程號(hào)成績(jī)01CS018901CS027601CS037102CS017302CS028802CS0303CS0103CS0403CS02問(wèn)題：這一關(guān)系還有問(wèn)題嗎？ 這一關(guān)系與原關(guān)系等價(jià)嗎？與原關(guān)系的信息仍然一致嗎？學(xué)號(hào)姓名專業(yè)01張計(jì)算機(jī)02王網(wǎng)絡(luò)03李通訊教師系辦公室電話陳計(jì)算計(jì)算機(jī)88325890333趙數(shù)學(xué)30235890323學(xué)號(hào)課程號(hào)成績(jī)01CS018901CS027601CS037102CS017302CS028802CS0303CS0103CS0403CS02學(xué)號(hào)姓名專業(yè)課程號(hào)課程名教師系辦公室電話教室成績(jī)01張計(jì)算機(jī)CS01數(shù)據(jù)庫(kù)陳計(jì)算機(jī)1302589402494098903李通訊CS03英語(yǔ)陳外語(yǔ)503458940305020###########我們得到了可行的關(guān)系集！課程號(hào)課程名教師教室CS01數(shù)據(jù)庫(kù)陳9409CS02數(shù)學(xué)趙8823CS03英語(yǔ)陳5020CS04C++周3033BCNFBCNF范式是第三范式的改進(jìn)形式，建立在第一范式的基礎(chǔ)上。如果關(guān)系模式R是第一范式，且所有的函數(shù)依賴X→Y(Y不屬于X)，決定因素X都包含了R的一個(gè)候選鍵，那么稱R是BCNF范式。BCNF從BCNF的定義中可以明顯得出如下結(jié)論：1、所有非主屬性對(duì)鍵是完全依賴。2、所有主屬性對(duì)不包含它的鍵是完全函數(shù)依賴。3、沒(méi)有屬性完全函數(shù)依賴于非鍵的任何的屬性組。BCNFsct(s,c,t)//學(xué)生，課程，教師t→c//每位教師只上一門(mén)課s,c→t//某學(xué)生選定一門(mén)課，就對(duì)應(yīng)一位老師s,t→c //每門(mén)課有若干位教師sctstcsct∈3NF，sct∈BCNF（S，t），（S，C）為候選鍵。t→cSCT張數(shù)據(jù)庫(kù)陳張數(shù)學(xué)趙張英語(yǔ)錢(qián)王數(shù)據(jù)庫(kù)陳王數(shù)學(xué)鄭王英語(yǔ)孫李數(shù)據(jù)庫(kù)吳李英語(yǔ)錢(qián)###SCT張數(shù)據(jù)庫(kù)陳張數(shù)學(xué)趙張英語(yǔ)錢(qián)王數(shù)據(jù)庫(kù)陳王數(shù)學(xué)鄭王英語(yǔ)孫李數(shù)據(jù)庫(kù)吳李英語(yǔ)錢(qián)###從BCNF的定義中可以明顯得出如下結(jié)論：1、所有非主屬性對(duì)鍵是完全依賴。2、所有主屬性對(duì)不包含它的鍵是完全函數(shù)依賴。課程號(hào)課程名教室教師系辦公室電話CS01數(shù)據(jù)庫(kù)9409陳計(jì)算S02數(shù)學(xué)8823趙數(shù)學(xué)30235890323CS03英語(yǔ)5020陳計(jì)算S04C++3033周計(jì)算機(jī)883258903333、沒(méi)有屬性完全函數(shù)依賴于非鍵的任何的屬性組。stcBCNF非BCNF的不良特性插入異常：如果沒(méi)有學(xué)生選修某位老師的任課，則該老師擔(dān)任課程的信息就無(wú)法插入。刪除異常：刪除學(xué)生選課信息，會(huì)刪除掉老師的任課信息。更新異常：如果老師所教授的課程有所改動(dòng)，則所有選修該老師課程的學(xué)生元組都要做改動(dòng)。數(shù)據(jù)冗余：每位學(xué)生都存儲(chǔ)了有關(guān)老師所教授的課程的信息。癥由：

主屬性對(duì)鍵的傳遞(不良）依賴。sct(s,c,t)

BCNF如sctBCNF，因?yàn)閠C，而t不含有鍵。改造 將sct分解為（S，t），（t，c）。TC陳數(shù)據(jù)庫(kù)趙數(shù)學(xué)錢(qián)英語(yǔ)鄭數(shù)學(xué)孫英語(yǔ)吳數(shù)據(jù)庫(kù)##sct(s,c,t)ST張陳張趙張錢(qián)王陳王鄭王孫李吳李錢(qián)##思考

(S#,C#,ORDER)，表示學(xué)生選修課程的名次，有函數(shù)依賴(S#，C#)ORDER，(C#，ORDER)S#，它屬于BCNF嗎？

？？？(S#，ORDER)C#

學(xué)號(hào)課程號(hào)單科排名01CS01101CS02201CS0302CS01202CS02302CS0303CS01303CS0403CS0212、所有主屬性對(duì)不包含它的鍵是完全函數(shù)依賴。SCT張數(shù)據(jù)庫(kù)陳張數(shù)學(xué)趙張英語(yǔ)錢(qián)王數(shù)據(jù)庫(kù)陳王數(shù)學(xué)鄭王英語(yǔ)孫李數(shù)據(jù)庫(kù)吳李英語(yǔ)錢(qián)###BCNF最高范式BCNF是基于函數(shù)依賴的最高范式但不是數(shù)據(jù)庫(kù)模式設(shè)計(jì)的最高范式6.2規(guī)范化6.2.1函數(shù)依賴6.2.2碼6.2.3范式6.2.42NF6.2.53NF6.2.6BCNF6.2.7多值依賴6.2.84NF6.2.9規(guī)范化小結(jié)6.2.7多值依賴[例9]學(xué)校中某一門(mén)課程由多個(gè)教師講授，他們使用相同的一套參考書(shū)。每個(gè)教員可以講授多門(mén)課程，每種參考書(shū)可以供多門(mén)課程使用。

………課程C教員T參考書(shū)B(niǎo)

物理

數(shù)學(xué)

計(jì)算數(shù)學(xué)李勇王軍

李勇張平

張平周峰

普通物理學(xué)光學(xué)原理物理習(xí)題集

數(shù)學(xué)分析微分方程高等代數(shù)

數(shù)學(xué)分析...…

多值依賴（續(xù)）非規(guī)范化關(guān)系普通物理學(xué)光學(xué)原理物理習(xí)題集普通物理學(xué)光學(xué)原理物理習(xí)題集數(shù)學(xué)分析微分方程高等代數(shù)數(shù)學(xué)分析微分方程高等代數(shù)…李勇李勇李勇王軍王軍王軍李勇李勇李勇張平張平張平

…物理物理物理物理物理物理數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)…

參考書(shū)B(niǎo)教員T課程C多值依賴（續(xù)）用二維表表示Teaching多值依賴（續(xù)）Teaching∈BCNFTeaching具有唯一候選碼(C，T，B)，即全碼

多值依賴（續(xù)）

Teaching模式中存在的問(wèn)題(1)數(shù)據(jù)冗余度大(2)插入操作復(fù)雜(3)刪除操作復(fù)雜(4)修改操作復(fù)雜存在多值依賴多值依賴（續(xù)）定義6.9

設(shè)R(U)是一個(gè)屬性集U上的一個(gè)關(guān)系模式，X、Y和Z是U的子集，并且Z＝U－X－Y。關(guān)系模式R(U)中多值依賴

X→→Y成立，當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)R(U)的任一關(guān)系r，給定的一對(duì)（x，z）值，有一組Y的值，這組值僅僅決定于x值而與z值無(wú)關(guān)例Teaching（C,T,B）

(X,Z,Y)給定的一對(duì)(x,z)有一組y的值,這組值僅僅決定于x值而與z值無(wú)關(guān),X→→Y(C,T,B)給定的一對(duì)(c,t)有一組b的值,這組值僅僅決定于c值而與t值無(wú)關(guān),C→→B給定一對(duì)（c,b）有一組t的值

?C→→T問(wèn)題：還有那些多值依賴？多值依賴（續(xù)）多值依賴的另一個(gè)等價(jià)的形式化的定義：在R（U）的任一關(guān)系r中，如果存在元組t，s使得t[X]=s[X]，那么就必然存在元組w，vr，（w，v可以與s，t相同），使得w[X]=v[X]=t[X]，而w[Y]=t[Y]，w[Z]=s[Z]，v[Y]=s[Y]，v[Z]=t[Z]（即交換s，t元組的Y值所得的兩個(gè)新元組必在r中），則Y多值依賴于X，記為X→→Y。這里，X，Y是U的子集，Z=U-X-Y。多值依賴（續(xù)）平凡多值依賴和非平凡的多值依賴

若X→→Y，而Z＝φ，則稱

X→→Y為平凡的多值依賴 否則稱X→→Y為非平凡的多值依賴多值依賴的性質(zhì)（1）多值依賴具有對(duì)稱性 若X→→Y，則X→→Z，其中Z＝U－X－Y（2）多值依賴具有傳遞性 若X→→Y，Y→→Z，則X→→Z–Y（3）函數(shù)依賴是多值依賴的特殊情況。 若X→Y，則X→→Y。（4）若X→→Y，X→→Z，則X→→YZ。（5）若X→→Y，X→→Z，則X→→Y∩Z。（6）若X→→Y，X→→Z，則X→→Y-Z，X→→Z-Y。多值依賴與函數(shù)依賴的區(qū)別(1)多值依賴的有效性與屬性集的范圍有關(guān)(2)

若函數(shù)依賴X→Y在R（U）上成立，則對(duì)于任何Y'Y均有X→Y'成立多值依賴X→→Y若在R(U)上成立，不能斷言對(duì)于任何Y'Y有X→→Y'成立多值依賴（續(xù)）［例10］關(guān)系模式WSC（W，S，C）W表示倉(cāng)庫(kù)，S表示保管員，C表示商品假設(shè)每個(gè)倉(cāng)庫(kù)有若干個(gè)保管員，有若干種商品每個(gè)保管員保管所在的倉(cāng)庫(kù)的所有商品每種商品被所有保管員保管

多值依賴（續(xù)）WSCW1S1C1W1S1C2W1S1C3W1S2C1W1S2C2W1S2C3W2S3C4W2S3C5W2S4C4W2S4C5多值依賴（續(xù)）W→→S且W→→C用下圖表示這種對(duì)應(yīng)

6.2.84NF定義6.10關(guān)系模式R<U，F(xiàn)>∈1NF，如果對(duì)于R的每個(gè)非平凡多值依賴X→→Y（YX），X都含有碼，則R∈4NF。如果R∈4NF，則R∈BCNF不允許有非平凡且非函數(shù)依賴的多值依賴允許的非平凡多值依賴是函數(shù)依賴4NF（續(xù)）例：Teaching(C,T,B)∈4NF

存在非平凡的多值依賴C→→T，且C不是碼用投影分解法把Teaching分解為如下兩個(gè)關(guān)系模式：

CT(C,T)∈4NF CB(C,B)∈4NFC→→T，C→→B是平凡多值依賴

4NF（續(xù)）例：關(guān)系模式WSC（W，S，C）∈4NF

存在非平凡的多值依賴W→→C，W→→S用投影分解法把WSC分解為如下兩個(gè)關(guān)系模式：

CT(W,S)∈4NF CB(W,C)∈4NFW→→S，W→→C是平凡多值依賴

6.2規(guī)范化6.2.1函數(shù)依賴6.2.2碼6.2.3范式6.2.42NF6.2.53NF6.2.6BCNF6.2.7多值依賴6.2.84NF6.2.9規(guī)范化小結(jié)6.2.9規(guī)范化小結(jié)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化理論是數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)的工具目的：盡量消除插入、刪除異常，修改復(fù)雜，數(shù)據(jù)冗余基本思想：逐步消除數(shù)據(jù)依賴中不合適的部分實(shí)質(zhì)：概念的單一化規(guī)范化小結(jié)（續(xù)）不能說(shuō)規(guī)范化程度越高的關(guān)系模式就越好在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)模式結(jié)構(gòu)時(shí)，必須對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)際情況和用戶應(yīng)用需求作進(jìn)一步分析，確定一個(gè)合適的、能夠反映現(xiàn)實(shí)世界的模式上面的規(guī)范化步驟可以在其中任何一步終止范式之間的關(guān)系5NF

4NF

BCNF3NF2NF1NF

第一范式消去非主屬性對(duì)鍵的部分函數(shù)依賴BCNF第二范式第三范式消去非主屬性對(duì)鍵的傳遞函數(shù)依賴消去主屬性對(duì)鍵的傳遞函數(shù)依賴

出現(xiàn)問(wèn)題的可能性逐步減少第四范式消除非平凡且非函數(shù)依賴的多值依賴關(guān)系范式的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：隨著級(jí)別的提高，出現(xiàn)問(wèn)題（數(shù)據(jù)冗余、 更新異常、插入異常和刪除異常）的可能性減少，甚至杜絕。表現(xiàn)方式直觀和靈活。缺點(diǎn)：運(yùn)行速度（相對(duì)）較慢。規(guī)范化基本步驟：

2.關(guān)系模式的分解及其指標(biāo)

投影分解法：一個(gè)關(guān)系模式R<U,F>，其中，U為該關(guān)系R的屬性集，F(xiàn)為該關(guān)系R上的數(shù)據(jù)依賴，分解為若干個(gè)關(guān)系模式R1<U1,F1>，R2<U2,F2>…，Rn<Un,Fn>，其中，U=U1∪U2∪…∪Un，且UiUj，Ri為R在Ui上的投影，此即意味著將存儲(chǔ)于一張表T中的數(shù)據(jù)分散到若干張表T1，T2，…，Tn中去，其中，Ti是T在屬性集Ui上的投影。關(guān)系模式分解的一般要求：關(guān)系模式經(jīng)分解后，應(yīng)與原來(lái)的關(guān)系等價(jià)。等價(jià)是指兩者對(duì)數(shù)據(jù)的使用者來(lái)說(shuō)是等價(jià)的，即：對(duì)分解前后的數(shù)據(jù)，做同樣內(nèi)容的查詢，會(huì)產(chǎn)生同樣的結(jié)果。分解的兩個(gè)指標(biāo)：無(wú)損分解和函數(shù)依賴保持性。分解不能丟失任何信息，否則就沒(méi)有意義。無(wú)損分解：若R與R1，R2，…，Rn自然連接的結(jié)果相等，則稱關(guān)系模式R的這個(gè)分解具有無(wú)損連接性（Loss-lessJoin）。只有具有無(wú)損連接性的分解才能夠保證不丟失信息，無(wú)損連接性的分解即為無(wú)損分解。

保持函數(shù)依賴：若F所邏輯蘊(yùn)含的函數(shù)依賴一定也由分解得到的某個(gè)關(guān)系模式中的函數(shù)依賴Fi所邏輯蘊(yùn)含，則稱關(guān)系模式R的這個(gè)分解是保持函數(shù)依賴（PreserveDependency）的。關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則：①

只滿足無(wú)損分解要求；

②

既滿足無(wú)損分解要求，又滿足保持依賴要求。BCNF、第四范式、第五范式不是考試內(nèi)容4.4.7模式設(shè)計(jì)方法的原則關(guān)系模式R相對(duì)于函數(shù)依賴集F分解成數(shù)據(jù)庫(kù)模式={R1,R2,…Rk},一般應(yīng)具有下面四項(xiàng)特性:1、中每個(gè)關(guān)系模式Ri上應(yīng)有某種范式性質(zhì)２、無(wú)損聯(lián)接３、保持函數(shù)依賴集４、最小性，指中模式個(gè)數(shù)應(yīng)最少和模式中屬性總數(shù)應(yīng)最少。第四章主要內(nèi)容1、函數(shù)依賴的定義2、鍵（候選鍵）的定義和判定3、最小函數(shù)依賴集的求法4、關(guān)系模式的分解（無(wú)損聯(lián)接和保持函數(shù)依賴）5、關(guān)系模式的范式及范式級(jí)別判定的依據(jù)6、分解成BCNF和3NF的算法7、多值依賴補(bǔ)充材料FINISH實(shí)例

建立關(guān)于系、學(xué)生、班級(jí)、社團(tuán)等信息的一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，一個(gè)系有若干個(gè)專業(yè)，每個(gè)專業(yè)每年只招一個(gè)班，每個(gè)班有若干個(gè)學(xué)生，一個(gè)系的學(xué)生住在同一宿舍區(qū)，每個(gè)學(xué)生可以參加若干個(gè)社團(tuán)，每個(gè)社團(tuán)有若干學(xué)生。

描述學(xué)生的屬性有：學(xué)號(hào)、姓名、出生年月、系名、班級(jí)號(hào)、宿舍區(qū)。

描述班級(jí)的屬性有：班級(jí)號(hào)、專業(yè)名、系名、人數(shù)、入校年份。

描述系的屬性有：系名、系號(hào)、系辦公地點(diǎn)、人數(shù)。

描述社團(tuán)的屬性有：社團(tuán)名、成立年份、地點(diǎn)、人數(shù)、學(xué)生參加某社團(tuán)的年份。請(qǐng)給出關(guān)系模式，寫(xiě)出每個(gè)關(guān)系模式的最小函數(shù)依賴集，指出是否存在傳遞函數(shù)依賴，對(duì)于函數(shù)依賴左部是多屬性的情況，討論函數(shù)依賴是完全函數(shù)依賴還是部分函數(shù)依賴。指出各關(guān)系的候選鍵、外部鍵?

各關(guān)系模式如下：

學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,出生年月,系名,班級(jí)號(hào),宿舍區(qū))

班級(jí)(班級(jí)號(hào),專業(yè)名,系號(hào),人數(shù),入校年份)

系(系名,系號(hào),系辦公地點(diǎn),人數(shù))

社團(tuán)(社團(tuán)名,成立年份,地點(diǎn),人數(shù)）

加入社團(tuán)（社團(tuán)名，學(xué)號(hào)，學(xué)生參加社團(tuán)的年份）

學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,出生年月,系名,班級(jí)號(hào),宿舍區(qū))

“學(xué)生”關(guān)系的最小函數(shù)依賴集為：

Fmin={學(xué)號(hào)→姓名,學(xué)號(hào)→班級(jí)號(hào),學(xué)號(hào)→出生年月,notice:在關(guān)系模式中，如果Y→X，X→A，且X→

Y（X不決定Y），A不屬于X,那么稱Y→A是傳遞依賴。系名，系名學(xué)號(hào)→→宿舍區(qū)}以上關(guān)系模式中存在傳遞函數(shù)依賴，如:學(xué)號(hào)→系名，系名→宿舍區(qū)候選鍵是？學(xué)號(hào)。外部鍵是？班級(jí)號(hào),系名。班級(jí)(班級(jí)號(hào),專業(yè)名,系名,人數(shù),入校年份)

“班級(jí)”關(guān)系的最小函數(shù)依賴集為：

Fmin={(系名,專業(yè)名)→班級(jí)號(hào),班級(jí)號(hào)→人數(shù)，班級(jí)號(hào)→入校年份，班級(jí)號(hào)→系名，班級(jí)號(hào)→專業(yè)名}(假設(shè)沒(méi)有相同的系，不同系中專業(yè)名可以相同)

以上關(guān)系模式中是否存在傳遞函數(shù)依賴？不存在傳遞函數(shù)依賴。

“(系名,專業(yè)名)→班級(jí)號(hào)”是完全函數(shù)依賴。候選鍵是？(系名,專業(yè)名),班級(jí)號(hào)。外部鍵是？系名。系(系名,系號(hào),系辦公地點(diǎn),人數(shù))

“系”關(guān)系的最小函數(shù)依賴集為：Fmi