DataBase關(guān)系數(shù)據(jù)理論(舊).ppt

1、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論An Introduction to Database System第4章關(guān)系數(shù)據(jù)理論(重點(diǎn)：關(guān)系規(guī)范化理論)，第4章關(guān)系數(shù)據(jù)理論，4.1問(wèn)題毽子4.2標(biāo)準(zhǔn)化4.3數(shù)據(jù)依賴公理系統(tǒng)4.4模式分解4.5摘要，4.1問(wèn)題毽子，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)特定數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)問(wèn)題，相應(yīng)的關(guān)系使用課程名稱、學(xué)習(xí)期間、成績(jī)、獎(jiǎng)學(xué)金關(guān)系模式2 S學(xué)號(hào)課程名稱、學(xué)習(xí)期限A成績(jī)、獎(jiǎng)學(xué)金兩個(gè)茄子關(guān)系模式，效果大不相同。 作為關(guān)系模型1_c的派生關(guān)系之一，我想知道名為3360的關(guān)系是否存在弊端。“壞”關(guān)系模式缺點(diǎn)摘要：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)重復(fù)數(shù)據(jù)不匹配插入例外(未插入應(yīng)插入的數(shù)據(jù))刪除例外(必須刪除應(yīng)渡邊杏刪除的數(shù)據(jù))，關(guān)系模

2、式1牙齒為什么會(huì)出現(xiàn)這種弊端，關(guān)系模式2中沒(méi)有出現(xiàn)嗎？原因：關(guān)系模式1-c的某些屬性之間存在一些具有不良特征的數(shù)據(jù)依賴。解決方法關(guān)系規(guī)范化理論(1)關(guān)系模型不良性質(zhì)的數(shù)據(jù)依賴分析？(2)如何改造壞(/非標(biāo)準(zhǔn))關(guān)系模式(模式分解)？數(shù)據(jù)依賴通過(guò)一種關(guān)系中屬性之間值是否平等而顯示的數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系是現(xiàn)實(shí)世界屬性之間相互聯(lián)系的抽象，數(shù)據(jù)中的性質(zhì)是意義的實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)依賴的類型函數(shù)依賴(FD)多值依賴(Multivalued Dependency)；4.2規(guī)范化、規(guī)范化理論用于改造關(guān)系模式，分解關(guān)系模式，消除其中一個(gè)不適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)依賴，以解決插入異常、排除異常、更新異常和重復(fù)數(shù)據(jù)問(wèn)題。讓關(guān)系說(shuō)明概念、實(shí)體

3、或?qū)嶓w之間的聯(lián)系。如果有多個(gè)概念，就要“分離”它。標(biāo)準(zhǔn)化本質(zhì)上包括概念的統(tǒng)一、4.2.1函數(shù)依賴、1、函數(shù)依賴2、一般函數(shù)依賴和非一般函數(shù)依賴3、完整函數(shù)依賴和部分函數(shù)依賴4、函數(shù)依賴和直接函數(shù)依賴傳遞、1、函數(shù)依賴、定義4.1集R(U)是屬性集u R(U)的可能關(guān)系Rx稱為牙齒函數(shù)從屬關(guān)系的確定屬性集。說(shuō)明：1。函數(shù)相關(guān)性是關(guān)系模式R中所有關(guān)系實(shí)例必須滿足的約束。2 .函數(shù)依賴是根據(jù)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義確定的語(yǔ)義范疇概念。例如，“名字年齡”的函數(shù)依賴只能在不允許同名人的條件下成立。如果x和y是“1:1”關(guān)系，則存在FD: x y；如果x和y是“N:1”關(guān)系，則存在FD : x y。如果x和y是“M:N

4、”關(guān)系，則x和y之間沒(méi)有FD。例如，規(guī)定不能出現(xiàn)同名的人，并依靠函數(shù)“名字年齡”來(lái)建立。插入的元組必須滿足規(guī)定的函數(shù)相關(guān)性，如果存在具有相同發(fā)現(xiàn)名稱的人，則必須拒絕加載相應(yīng)的元組。，關(guān)系模式c(類名，類名)，F(xiàn)D:類名類名，關(guān)系模式s(類名，名稱)，F(xiàn)D:類名名稱，關(guān)系模式SC(類名，類名)，類名與類名之間不存在： SnoXY是不平凡的函數(shù)依賴是XY，如果是Y X，則XY是平凡的函數(shù)依賴的例子。關(guān)系SC(Sno，Cno，Grade)中的非平凡函數(shù)依賴：(Sno，Cno) Grade一般函數(shù)依賴：(Sno，cno) grade除非特別聲明，否則我們總是討論非平凡函數(shù)依賴。第三，定義完全函數(shù)依賴和

5、部分函數(shù)依賴，在關(guān)系模式R(U)中定義4.2。如果有XY，對(duì)于X的真正子集X，有X Y，那么Y完全函數(shù)依賴稱為X，X Y。如果XY，但Y不完全函數(shù)依賴X，則Y部分函數(shù)依賴X，并寫為X P Y。完整函數(shù)依賴和某些函數(shù)依賴示例，示例：關(guān)系SC(Sno，Cno，Grade):Sno Grade，Cno Grade:(Sno，Cno)課程編號(hào)/示例：關(guān)系Std(Sno、Sdept、Mname)具有Sno Sdept、Sdept Sno、Sdept Mname Mname轉(zhuǎn)發(fā)函數(shù)Sno、4.2，其中K是r的候選代碼(car)如果關(guān)系模式R具有多個(gè)候選代碼，請(qǐng)選擇其中一個(gè)作為主要代碼。主要屬性(請(qǐng)參閱PA

6、，候選代碼的屬性)非注釋性屬性(NPA)，4.2.3范式(Normal Form)表示關(guān)系的級(jí)別，即關(guān)系滿足要求的程度(防止四個(gè)茄子例外)。范式類型：第一次范式(1NF)第二次范式(2NF)第三次范式(3NF) BC范式(BCNF)第四次范式(4NF)第五次范式(5NF)，在FD范圍內(nèi)排除異常，4.2.4 2NF如果關(guān)系模式R的所有屬性都是不可拆分的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng)，則為R1NF。第一個(gè)范式關(guān)系模型的最低要求。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)。但是第一范式滿意的關(guān)系模式不一定是好的關(guān)系模式。示例：關(guān)系模型SLC (SNO，SDEPT，SLOC，CNO，Grade) SLOC假定學(xué)生宿舍，

7、各個(gè)系的學(xué)生住在同一個(gè)地方。函數(shù)相關(guān)性包括(Sno，cno) f grade SnO sdept (SnO，cno) p sdept SnO sloc (SnO，cno) p sloc sdept sloc，SLO現(xiàn)在身體不舒服，他連三號(hào)課程都沒(méi)選。由于課程編號(hào)是主屬性，因此牙齒操作將刪除學(xué)生信息的整個(gè)元組，并丟失有關(guān)非主屬性Sdept，Sloc的信息。數(shù)據(jù)冗馀度很大。如果一個(gè)學(xué)生選擇了10個(gè)課程，則Sdept和Sloc值將重復(fù)存儲(chǔ)10次。您可能需要修改復(fù)雜性(如學(xué)生切換)，修改牙齒學(xué)生元組的Sdept值，同時(shí)修改居住地(Sloc)。如果牙齒學(xué)生選修課是K科目，則必須修改K組中的所有Sdept

8、，Sloc信息。2NF發(fā)生的原因是依賴函數(shù)候選代碼，而不是主要屬性Sdept，Sloc部分。解決方法SLC分解為兩種茄子關(guān)系模式，函數(shù)相關(guān)SC(Sno，Cno，Grade) SL(Sno，Sdept，Sloc)，函數(shù)相關(guān)圖形：2NF，2NF的定義關(guān)系模式R1NF例如，SLC(SLC)例如，如果要修改系統(tǒng)的學(xué)生宿舍，可能會(huì)發(fā)生存儲(chǔ)重復(fù)，修改可能會(huì)很復(fù)雜。解決方案使用投影分解方法將SL分解為兩個(gè)茄子關(guān)系模式，從而消除傳遞函數(shù)依賴性。SD(Sno，Sdept) DL(Sdept，Sloc)，其中SD的代碼為Sno，DL的代碼為Sdept。如果具有3NF，3NF的定義關(guān)系模式R2NF，并且每個(gè)非主屬性

9、未傳遞函數(shù)從屬R的候選代碼，則為R3NF。例如sl (SnO，sdept，sloc) 2nf sl (SnO，sdept，sloc) 3nf SD (SnO，Sdept) 3NF DL(Sdept，sloc)，4.2.6 BCNF。例如：在關(guān)系模式STJ(S，T，J)中，S是學(xué)生，T是教師，J是課程。每個(gè)老師只教一門課。每節(jié)課由幾名教師教，一名學(xué)生選定某一科目，確定固定的教師。某學(xué)生選擇了某教師的課程，并確定了所選的名字：(S，J)T，(S，T)J，TJ，依賴函數(shù)，STJ3NF (S，J)和(S，T)都是候選代碼如果存在關(guān)系模式R3NF，且每個(gè)主要屬性部分不從屬，則3NF與BCNF的關(guān)系，如果

10、存在關(guān)系模式RBCNF，則必須存在R3NF，如果R只有一個(gè)候選代碼，則R必須屬于BCNF?！耙?guī)格化摘要”、“低級(jí)范式關(guān)系模式”和“模式分解”可以轉(zhuǎn)換為多個(gè)高級(jí)范式關(guān)系模式的集合。牙齒過(guò)程稱為關(guān)系模式的規(guī)范化。關(guān)系模式規(guī)范化的基本步驟1NF鄭智薰主屬性對(duì)代碼部分刪除函數(shù)依賴2NF鄭智薰主屬性對(duì)代碼傳遞函數(shù)依賴3NF刪除主屬性對(duì)代碼部分和傳遞函數(shù)依賴BCNF刪除非函數(shù)依賴多值依賴4NF，規(guī)范化程度高的關(guān)系模式(關(guān)系中斷、連接開銷增加等弊端)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)模型結(jié)構(gòu)時(shí)，需要對(duì)實(shí)際情況和用戶應(yīng)用節(jié)目要求進(jìn)行進(jìn)一步分析，以確定能反映現(xiàn)實(shí)世界的適當(dāng)模型。上述規(guī)格化步驟可以在這些步驟之一中結(jié)束。4.3數(shù)據(jù)依賴鞏

11、俐系統(tǒng)，邏輯隱含定義函數(shù)依賴F滿足的關(guān)系模式R，什么關(guān)系R，函數(shù)依賴XY成立的話，F(xiàn)邏輯包含XY，記錄：F |=XY那么，如何判斷F包含什么FD呢？用一套衍生規(guī)則從F推斷很方便，是引出“阿姆斯特朗”公理。，求出Armstrong鞏俐系統(tǒng)、推理規(guī)則集、模式分解算法的理論基礎(chǔ)用途上給定的關(guān)系模型的代碼，是從函數(shù)依賴性中隱含的函數(shù)依賴性，1 .Armstrong鞏俐系統(tǒng)，關(guān)系模型R有以下推理規(guī)則：al。磁反比(Reflexivity): A2。擴(kuò)增法：如果XY包含在f中，Z U，則XZYZ包含在f中。A3 .傳遞法：如果XY和YZ包含在f中，則XZ包含在f中。注：自反律所獲得的函數(shù)依賴都是普通的函數(shù)

12、依賴。磁反法的使用不依賴于F。證明(使用函數(shù)依賴的定義):(1)將磁反法： Y X U，X Y設(shè)置為f中包含的證據(jù)： Y X U與r的關(guān)系r中的兩個(gè)元組t，s證據(jù)：XY設(shè)置為f中包含的Z U。設(shè)置r的關(guān)系r中的任意兩個(gè)元組t，s。如果TXZ=sXZ，則tX=sX和tz=SZ由于XY具有tY=sY，因此tYZ=sYZ，因此XZYZ包含在f中。(3)傳遞法：如果XY和YZ包含在f中，則XZ包含在f中。證據(jù)：將XY和YZ設(shè)置為f包含的。r的關(guān)系r中的任意兩個(gè)元組t，S. TX=sX，則由于XY，ty=sy。因?yàn)樵俅斡衁Z，tZ=sZ，所以XZ是F包含的。轉(zhuǎn)交法律證。2 .根據(jù)導(dǎo)出規(guī)則，1) A1、A2和A3這三個(gè)茄子推理規(guī)則(合并規(guī)則：XY、XZ和XYZ)，您可以獲得這三個(gè)茄子導(dǎo)出規(guī)則。(A2，A3)醫(yī)生傳遞規(guī)則：XY、WYZ和XWZ。(A2，A3)分解規(guī)