第五章 关系的规范化(数据库原理与应用).ppt

第五章 关系的规范化 教学内容 理解关系规范化的必要性 掌握函数依赖的有关概念 掌握1NF，2NF，3NF，BCNF和4NF的定义 掌握关系模式的分解方法 教学重点 关系模式的分解方法 教学难点 关系模式的范式 关系规范化 一个工资报表的实例 关系规范化 按照工资报表设计一个表 关系规范化 典型问题 数据冗余：如果一个职工参与多个工程项目，那么这个职工的职工号，姓名，职务和小时工资率就要重复几次存储。 操作异常 修改异常：一个职工参与了多个工程项目，如果其职务发生变化，就必须修改多个元组，否则就会产生数据不一致 插入异常：一个新来的职工尚未参与任何工程项目，那么要将其职工号，姓名，职务和小时工资率存储到关系中时，在工程号和工程名称属性上就没有值(空值) 删除异常：如果一个职工只参与一个工程项目，要取消其任务时，将同时删除其职工号，姓名，职务和小时工资信息 关系规范化 改进后的关系模式 关系规范化 关系规范化是从微观角度研究关系模式中属性与属性之间的函数依赖性，判断关系模式中设计的合理性，解决数据库设计的优化问题 规范化是通过一组不同级别的范式判定关系规范化的程度，确认产生数据异常的原因，并通过关系模式的分解方法，消除数据异常 规范化设计理论主要包括三方面内容：数据依赖，范式和模式设计方法 函数依赖 在数据依赖中，函数依赖(Functional Dependency)是最基本、最重要的一种依赖 定义：设有关系模式R(U)，U是属性集合，X和Y是U的子集，对于R(U)的任意一个可能的关系r，如果r中不存在两个元组t和s，使得t[X]=s[X]而t[Y]≠s[Y]，则称属性集X函数决定属性集Y，或称属性集Y函数依赖属性集X，记为X→Y 函数依赖 例5.1：学生关系模式为学生(学号，姓名，性别，系名称，系地址) 函数依赖 函数依赖是关系模式R上属性之间需要满足的约束条件，属于语义范畴的概念，只能根据语义来确定 若X→Y且Y→X，则记为X?Y 例：设有关系模式R(A，B，C，D)，在R的关系中，属性值之间存在以下联系：A值与B值有一对多联系，C值与D值有一对一联系，试根据这些规则写出R的FD集 A值与B值有一对多联系：B→A C值与D值有一对一联系：C→D和D→C，或C?D 函数依赖与主码的联系 实际上，FD是主码概念的推广，是属性之间所发生的联系 设关系模式R的属性集是U，X是U的一个子集 如果X→U在R上成立，则称X是R的一个超码 如果X→U在R上成立，但对于X的任一真子集X1都有X1→U不成立，则称X是R的一个候选码 函数依赖图 平凡函数依赖与非平凡函数依赖 在关系模式R(U)中，对于U的子集X和Y，如果X→Y，且Y?X，则称X→Y是平凡函数依赖 在关系模式R(U)中，对于U的子集X和Y，如果X→Y，且Y?X，则称X→Y是非平凡函数依赖 对于任意关系模式，平凡函数依赖都必然成立 完全函数依赖 在关系模式R(U)中，对于U的子集X和Y，如果X→Y，并且对于X的任何真子集X’，都不存在X’→Y，则称Y完全函数依赖于X，否则称Y部分函数依赖于X 例5.2：已知关系模式成绩(学号，姓名，课程号，课程名称，学时，分数)，其FD集为： 学号→姓名 课程号→课程名称，学时 学号，课程号→分数 学号，课程号→姓名 学号，课程号→课程名称，学时 传递函数依赖 在关系模式R(U)中，对于U的子集X、Y和Z，如果X→Y，Y→Z，且Y?X，Z?Y，不存在Y→X，则称Z传递函数依赖于X 例5.3：已知关系模式SDP(学号，姓名，系名称，系地址)，其FD集为： 学号→姓名，系名称，系地址 系名称→系地址 关系模式的范式 衡量关系模式好坏的标准就是模式的范式(Normal Forms) 范式的种类与数据依赖有着直接联系 基于FD的范式：1NF，2NF，3NF，BCNF 基于多值依赖的范式：4NF 一个低一级范式的关系模式，通过模式分解可以转换为若干个高一级范式的关系模式的集合，这种过程就叫做规范化 第一范式 定义：在关系模式R的每个关系r中，如果每个属性值都是不可再分的原子值，则称R为第一范式的模式，即R∈1NF 1NF是关系模式应具备的最基本条件，满足1NF的关系称为规范化的关系，否则称为非规范化的关系 满足1NF的关系中所有非主属性都依赖于码 第一范式 将非规范化关系转换成1NF：P131 工资(工程号，工程名称，职工号，姓名，职务，小时工资率，工时) 第一范式 FD集 工程号→工程名称 职工号→姓名，职务，小时工资率 工程号，职工号→工程名称，姓名，职务，小时工资率，工时 第一范式 分析 满足1NF的关系中可能存在大量数据冗余，将导致数据异常(修改、插入、删除)和数据不一致性 产生上述问题的原因为关系中存在部分函数依赖 第二范式 定义：如果关系模式R∈1