数据库原理(第3章).pptVIP

第三章 关系数据库规范化理论 本章内容简介 主要内容： 规范化 函数依赖 多值依赖 范式 重点和难点： 函数依赖 ★ 范式 ★ 3.1 问题的提出 问题：针对一个具体问题，应该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，每个关系由哪些属性组成等。这是数据库设计的问题，确切地说是关系数据库逻辑设计问题。 一、知识回顾 关系模式是一个五元组： R（U, D, DOM, F） 由于D和DOM对模式设计关系不大,因此我们在本章中把关系模式看作是一个三元组： R（U,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。 关系,作为一张二维表,我们对它有一个最起码的要求：每一个分量必须是不可分的数据项。满足了这个条件的关系模式就属于第一范式（1NF）。 二、数据依赖对关系模式的影响 数据依赖是通过一个关系中属性间值的相等与否体现出来的数据间的相互关系。它是现实世界属性间相互联系的抽象,是数据内在的性质,是语义的体现。 现在人们已经提出了许多种类型的数据依赖,其中最重要的是函数依赖(Functional Dependency简记为FD)和多值依赖(Multivalued Dependency简记为MVD)。 例1 函数依赖实例。 Student(Sno,Sname,Sdept) Sno→Sname,Sno→Sdept 称作Sno函数决定Sname，Sdept Sname，Sdept函数依赖于Sno。 例2 “不好”的关系模式实例。 Student（U,F） 其中， U={SNO，SDEPT，MN，CNAME，G} 系负责人 F={SNO→SDEPT,SDEPT→MN,(SNO,CNAME)→G} 函数依赖如下图所示： 该关系模式有下述三个问题： 1.插入异常：如果一个系刚成立尚无学生,或者虽然有了学生但尚未安排课程，那么我们就无法把这个系及其负责人的信息存入数据库。 2.删除异常：如果某个系的学生全部毕业了,我们在删除该系学生选修课程的同时,把这个系及其负责人的信息也丢掉了。 3.冗余太大：例如，每一个系负责人的姓名要与该系每一个学生的每一门功课的成绩出现的次数一样多。这造成,一方面浪费存储,另一方面系统要付出很大的代价来维护数据库的完整性。 为何会发生插入异常和删除异常呢? 这是因为这个模式中的函数依赖存在某些不好的性质。若把这个单一的模式改造一下,分 成三个关系模式： S(SNO,SDEPT, SNO→SDEPT) SG(SNO,CNAME,G,(SNO,CNAME)→G) DEPT(SDEPT,MN, SDEPT→MN)； 则不会出现上述三个问题。 3.2 规范化 规范化理论讲述的是如何将具有不合适性质的关系转换为更合适的形式。 3.2.1 函数依赖 定义3.1 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X→Y。 例： Sno→Sname 下面介绍一些术语和记号： X→Y，但Y X则称X→Y是非平凡的函数依 赖。若不特别声明,总是指非平凡的函数 依赖。 X→Y，但Y X则称X→Y是平凡的函数依赖。 若X→Y,则X叫做决定因素(Determinant)。 若X→Y，Y→X，则记作X←→Y。 若Y不函数依赖于X,则记作X→Y。 定义3.2 在R(U)中,如果X→Y，并且对于X的 任何一个真子集X’ ,都有X’→Y,则 称Y对X完全函数依赖,记作:X→Y。 若X→Y,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3.3 在R(U)中,如果X→Y,(Y X)，Y→X, Y→Z,则称Z对X传递函数依赖。 条件Y→X,是因为如果Y→X,则X←→Y,实 际上是X Y, 是直接函数依赖而不是传递函 数依赖。（条件Y X作用亦如此） 说明： 若存在X→Y，显然，当X中只有一个元素（属性）时，有以下函数依赖成立： X→Y； X→Y是非平凡的函数依赖。 3.2.2 码 3.2.3 范式 范式：符合某一种级别的关系模式的集合。 所谓“第几范式”，表示的是关系的某 一种级别。R为第几范式可以写成： R xNF。 一个低一级范