第五章 关系数据库规范化理论(1).ppt

第五章 关系数据库规范化理论 关系数据库规范化理论 5.1 问题的提出 5.2 规范化（重点） 5.3 数据依赖的公理系统 *5.4 模式的分解（难点） 5.5 小结 5.1 问题的提出 DB设计理论包括三方面的内容 数据依赖（核心） 范式（Normarform） 模式设计方法 5.1.1 关系概念回顾 1. 关系：描述实体及其属性、实体间的联系。 从形式上看，它是一张二维表，是所涉及属性的笛卡尔积的一个子集。 2. 关系模式：用来定义关系。 3.关系数据库：基于关系模型的数据库，利用关系来描述现实世界。从形式上看，它由一组关系组成。 关系概念回顾 4.关系模式的形式化定义 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 DOM：属性向域的映象集合 F： 属性间数据的依赖关系集合。即限定 了组成关系的各个元组必须满足的完整性约束条件。 5.关系模式的简化表示 在关系模式R(U, D, DOM, F)中，影响数据库模式设计的主要是U和F，D和DOM对其影响不大，为了方便讨论，我们将关系模式简化为一个三元组： 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。 5.1.2 什么是数据依赖 1. 完整性约束的表现形式 限定属性取值范围：例如学生成绩必须在0-100之间 定义属性值间的相互关连（主要体现于值的相等与否），这就是数据依赖，它是数据库模式设计的关键。 什么是数据依赖 2. 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 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 什么是数据依赖 3. 数据依赖的主要类型 函数依赖（Functional Dependency，简记为FD） 多值依赖（Multivalued Dependency，简记为MVD） 连接依赖 5.1.3数据依赖对关系模式的影响 例1：建立一个描述学校的数据库S_D_C。 涉及的对象包括： 学生的学号（Sno） 所在系（Sdept） 系主任姓名（Dname） 课程号（Cno） 成绩（Grade） 假设学校的数据库模式由一个单一的关系模式S_D_C构成， 则该关系模式的属性集合为： U ＝｛ Sno, Sdept, Dname, Cno, Grade ｝ 现实世界的已知事实告诉我们： 1. 一个系有若干学生， 但一个学生只属于一个系； 2. 一个系只有一名主任； 3. 一个学生可以选修多门课程， 每门课程有若干学生选修； 4. 每个学生所学的每门课程都有一个成绩。 由此可得到属性组U上的一组函数依赖F： F ＝｛ Sno → Sdept, Sdept → Dname, (Sno, Cno) → Grade ｝ 关系模式S_D_C U, F中存在的问题（p 171 ) ⒈ 数据冗余太大 -----浪费大量的存储空间 例：每一个系主任的姓名重复出现，重复次数与该系所有学生的所有课程成绩出现次数相同。 ⒉ 更新异常（Update Anomalies） 数据冗余 ，更新数据时，维护数据完整性代价大。 例：某系更换系主任后，系统必须修改与该系学生有关的每一个元组。 ⒊ 插入异常（Insertion Anomalies） ----该插的数据插不进去 例，如果一个系刚成立，尚无学生，我们就无法把这个系及其系主任的信息存入数据库。 ⒋ 删除异常（Deletion Anomalies） ----不该删除的数据不得不删 例，如果某个系的学生全部毕业了， 我们在删除该系学生信息的同时，把这个系及其系主任的信息也丢掉了。 结论： S_D_C关系模式不是一个好的模式。 一个“好”的模式应当不会发生插入异常、删除异常、更新异常，数据冗余应尽可能少。 原因：由存在于模式中的某些数据依赖引起的。 解决方法：通过分解关系模式来消除其中不合适 的数据依赖。 例2 教师任课关系模式TDC TDC(教师号，教师名，职称，地址，系，系名，系地址，课程号码，课程名，教学水平，学分) 有数据 T＃ TNA TIT ADD D# DNA