第五章 关系数据库设计理论 数据库原理与设计教学课件.pptVIP

第五章 关系数据库设计理论 目的和要求 关系模式中可能存在哪些异常 为何存在这些异常 函数依赖 关系模式的规范形式 关系模式的规范化 内容 关系模式可能存在的异常 函数依赖 关系模式的规范化 一、关系模式中可能存在的异常 存在异常的关系模式示例分析 可能存在的异常 存在异常的原因 1. 存在异常的关系模式示例分析 在教学管理中，有人设计了如下的关系模式：SCT(S#,C#,CN,GRADE,TNAME,BDATE,SALARY)其中的属性依次代表：学号，课程号、课程名，成绩，任课教师姓名，教师出生日期和工资。 学生和课程之间为m：n联系；教师和学生之间也为m：n联系；教师和课程之间也为m：n联系。 SCT(S#,C#,CN,GRADE,TNAME,BDATE,SALARY) 数据冗余大 如果某课程有100个学生选修，那么该任课教师的姓名、出生日期和工资等信息将重复存储100次，同样，课程名也将重复存储100次； 修改繁琐 例如当某位副教授月薪从1000元增加到1500元时，凡涉及到该教师的元组，都必须把属性“SALARY”的值由1000改为1500，否则将引起数据不一致。这是由数据冗余带来的修改困难； SCT(S#,C#,CN,GRADE,TNAME,BDATE,SALARY) 插入元组问题 SCT的关键字是（S#,C#)，因此当某位教师尚未开课时，他的姓名、出生日期、工资等信息都无法存入关系中；甚至当一门课程还没被学生选修时，有关该课程的信息以及任课教师信息也无法存入SCT中。 删除元组问题 删除操作会引起信息的丢失。如当某教师调离学校而需要从SCT中将他的信息删除时，凡是选了他课程的学生成绩也都跟着被删除；又如当选修某门课程的学生全部毕业时，删除学生选课信息也必然把该教师的信息全部删去。 结论 若将SCT分解为如下三个关系模式： SC(S#,C#,GRADE) C(C#,CN,TNAME) T(TNAME,BDATE,SALARY) 上述的问题都能解决。由此例可看出： 评价一个关系模式的优劣应从上述四个方面来分析； 将一个不太理想的关系模式应分解为一组较理想的关系模式。 2. 可能存在的异常 插入异常 表现形式有两种：元组插不进去；插入一个元组却要插入多个元组。 删除异常 表现形式有两种：删除时删掉了其它信息；删除一个元组却删除了多个元组。 数据冗余 某种信息在关系中存储多次。 更新繁杂 修改一个元组，却要求修改多个元组。 3. 存在异常的原因 现实系统中的数据语义，由前面分析知，可通过完整性约束来保证。仅依靠完整性约束还不够，因为数据语义还会对关系模式的设计产生影响。 数据语义在关系模式中的具体表现是，在关系模式中的属性间存在一定的依赖关系，即数据依赖。 数据依赖有很多种，其中最重要的有函数依赖、多值依赖和连接依赖。 事实上，异常现象产生的根源，就是由于关系模式中属性间存在的这些复杂的依赖关系。 二、函数依赖 函数依赖是数据依赖的一种，它反映属性或属性组之间互相依存、互相制约的关系。由于关系模式中属性是实体特性的抽象或实体间联系的抽象，所以属性之间的相互关系反映了现实世界的某些约束，它们对数据库模式设计影响很大。 二、函数依赖 函数依赖定义 完全函数依赖和部分函数依赖 传递函数依赖 函数依赖举例 属性的联系与函数依赖的关系 关系中的键码定义 函数依赖的三个推理规则 闭包计算 1. 函数依赖定义 设有关系模式R(U)，X，Y均为U={A1,A2,…,An}的子集，r为R的任一关系。如果对于r中的任意两个元组u、v，只要有u[X]=v[X]，就有u[Y]=v[Y] ，则称X函数决定Y，或称Y函数依赖于X，记作X→Y。且称X为决定因素。当X?Y时，则称Y平凡函数依赖X，否则称Y非平凡函数依赖X。 2.完全函数依赖和部分函数依赖 设关系模式R(U)，X，Y是R的属性集，且X→Y，当对X的每一个真子集X’都有X’ Y，则Y对X的函数依赖是完全的，记作X Y。 3. 传递函数依赖 设X，Y，Z为关系模式R(U)的互不相同的属性集合，如果X→Y，而Y X，但Y→ Z，则称Z传递函数依赖于X，记作X Z。 如果Y X不成立，即Y→X，则X ? Y，实际上X→Z就是直接函数依赖而不是传递函数依赖了。 4. 函数依赖举例 SCT(S#,C#,CN,GRADE,TNAME,BDATE,SALARY) 根据语义有如下函数依赖关系： (S#,C#) →GRADE C# →CN,C# →TNAME TNAME →BDATE, TNAME →SALARY 完全函数依赖: 上面的函数依赖全为完全函数依赖。 函数依赖举例（续） 部分函数依赖: (S#,C#) CN (S#,C#)