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关系数据库规范化理论 要点 问题的提出 数据依赖 规范化(Normalization)理论 1NF、2NF、3NF、BCNF、4NF等范式 5.1 问题的提出 关系数据库逻辑设计 针对具体问题，如何构造一个适合于它的数据模式。即应该构造几个关系模式，每个关系模式应由哪些属性组成等。(不同处理，往往会导致数据管理的效率相差很远) 数据库逻辑设计的工具──关系数据库的规范化理论。 如何设计出“好”的关系模式呢？也即关系数据库规范化要讨论的问题 一个例子：学生-课程-成绩管理 客观存在的事实 一个系有若干学生，但一个学生只属于一个系；一个系只有一名负责人；一个学生可以选修多门课程，每门课程有若干学生选修；每个学生学习每一门课程有一个成绩 设计如下单个模式SLC 属性组U = {学号SNO,系名SDEPT,系负责人MN,课程名CNAME,成绩G} 数据依赖 问题和改进 该模式存在的问题 插入异常：一个系无学生或未安排课程时，无法存入系与负责人删除异常：删除一个系的所有学生信息时，系与负责人也丢失 冗余太大：负责人姓名重复存入 更新异常：当某系负责人更换时，须更新该系所有学生信息中的信息，更新不完全时，易造成数据不一致 原因：数据依赖存在一些不合适的性质，需寻找更好的模式，如 S(SNO, SDEPT, ) SG(SNO, CNAME, G, ) DEPT(SDEPT, MN, ) 背景知识 关系模式的形式化定义： 关系模式由五部分组成，即它是一个五元组： R(U, D, DOM, F) R：关系名 U：组成该关系的属性名集合 D：属性组U中属性所来自的域的集合 DOM：属性向域的映象集合 F：属性间数据的依赖关系集合 关系模式的简化表示 简化为一个三元组： RU, F 当且仅当U上的一个关系r 满足F 时，r 称为关系模式R（U, F）的一个关系 5.2 规范化 意图 讨论一个关系属性间不同的依赖情况 讨论如何根据属性间依赖关系来判定关系是否有某些不合适的性质 数据依赖概念 反映客观世界数据间的相互关联 通过一个关系中属性间值的相等与否来体现 两种重要的数据依赖 函数依赖(Functional Dependency, FD) 多值依赖(Multivalued Dependency, MVD) 5.2.1 函数依赖 定义1 设R(U)是属性集U上的关系模式。X,Y是U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r，r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等，而在Y上的属性值不等，则称X函数确定Y或Y函数依赖于X，记作 术语和记号 ，但 ，则称 是非平凡的函数依赖 ，但 ，则称 是平凡的函数依赖 若 ，则X叫做决定因素 若 ， ，则记作 若Y不函数依赖于X，则记作 对函数依赖的说明 换句话说：任何时候若某一关系中的两个元组中的X属性组的值相等，则元组中对应的属性组Y的值也相等，类似于函数概念，Y = f(X) 需要指出的是：关系R中，如果属性组X是一个候选码或码，则属性组Y一定函数依赖于X（这与候选码的定义一致） 事实上：如果关系R上有函数依赖X?Y，而属性X不是一个候选码，则R中可能存在一些数据冗余 例如：R(Sno, Sdept, MN, Cname, Grade)中有函数依赖Sdept-MN，而Sdept并不是候选码，表中数据有大量冗余出现 函数依赖 定义2 在R(U)中，如果 ，并且对于X的任何一个真子集X’, 都有 ，则称Y对X完全函数依赖，记作 X?Y 若 ，但Y不完全函数依赖于X，则称Y对X部分函数依赖，记作 X?Y 定义3 在R(U)中，如果 ，( ) ， ， ， 则称Z对X传递函数依赖，记作 X?Z 5.2.2 码 用函数依赖的概念来定义码 定义4 设K为R(U,F)中的属性或属性组合，若 则K为R的候选码(Candidate Key)。 若候选码多于一个，则选定其中的一个为主码(Primary Key) 相关术语 包含在任何一个候选码中的属性，叫做主属性 不包含在任何码中的属性，叫做非主属性 整个属性组是码，称为全码 码 定义5 关系模式R中属性或属性组X并非R的码，