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第四章 关系数据库设计理论 第四章 关系数据库设计理论 §4.1 数据依赖 §4.2 范式 §4.3 关系模式的规范化 §4.1 数据依赖 回顾关系模式的五元组： R(U, D, DOM, F) 其中，F就是属性之间的数据依赖的集合 几种数据依赖：函数依赖、多值依赖、连接依赖等 举例1：学生关系模式 Student( Sno, Sname, Ssex, Sage, Sdept ) 学号 姓名 性别 年龄 系别 根据语义，有以下函数依赖： Sno→Ssex,Sage,SDept Sno ? Sname（假定没有同名同姓） Ssex Sage 函数依赖推理规则： 设X、Y、Z、W是关系模式R(U)的属性子集 如果X?Y, 则X?Y 如果X?Y, 则XZ?YZ 如果X?Y且Y?Z, 则X?Z 如果X?YZ, 则X?Y 如果X?Y且X?Z, 则X?YZ 如果X?Y且WY?Z, 则WX?Z 定义4.2 非平凡函数依赖 在关系模式R(U)中，对于U的子集X和Y，如果X→Y，但Y?X，则称X→Y是平凡函数依赖。 若Y?X，则称X→Y是非平凡函数依赖。 下面的讨论都是针对非平凡函数依赖 定义4.5 码 设K是关系模式R(U，F)中的属性或属性组。若 f K →U，则称K是R的一个候选码。 举例2：学生选课关系模式 SC( Sno, Cno，Grade ) 根据语义，有以下函数依赖： Sno→Grade Cno→Grade f (Sno, Cno)→Grade §4.2 范式 范式Normal Form：按一定级别进行规范化的关系模式。 进行规范化的目的是为了消除“病态”关系 病态关系：关系中存在①数据冗余；②数据更新异常（即插入异常、删除异常、修改异常） 六个级别的范式： 第一范式 1NF 第二范式 2NF 第三范式 3NF BC范式 BCNF 第四范式 4NF 第五范式 5NF 1NF ? 2NF ? 3NF ? BCNF ? 4NF ? 5NF 举例，学生关系模式: SLC(Sno, Sname, Sdept, Sloc, Cno, Grade) 属性的语义： Sno: 学号 Sname: 姓名 Sdept: 系别 Sloc: 宿舍楼号(设一个系的学生住在一个楼内) Cno: 课程代号 Grade: 成绩 第一范式 定义4.2.1 第一范式： 如果关系模式R(U)的所有属性都是不可再分的数据项，则R属于第一范式，记为R∈1NF。 满足关系性质的二维表自然属于第一范式 SLC(Sno, Sname, Sdept, Sloc, Cno, Grade) 按语义关系模式SLC中存在下列数据依赖： Sno→Sdept,Sname,Sloc Sdept→Sloc t Sno→Sloc f (Sno,Cno) →Grade p (Sno,Cno) →Sdept,Sname,Sloc 关键字：(Sno, Cno) 第二范式 定义4.2.2 第二范式： 如果关系模式R(U)∈1NF，并且每一个非主属性都完全函数依赖于R的候选码，则R属于第二范式，记为R∈2NF。 主属性：如果属性A是关系模式R的主属性，则A是R中某个候选码的成员。 在第一范式的基础上消除非主属性对码的部分函数依赖，则满足第二范式。 SLC(Sno, Sname, Sdept, Sloc, Cno, Grade) 在关系模式SLC中, 存在非主属性Sdept对码的部分函数依赖： Sno→Sdept Sno→Sname Sdept→Sloc t Sno→Sloc f (Sno,Cno) →Grade p (Sno,Cno) →Sdept, Sname, Slo