第2章_关系数据库设计理论2.ppt

第二章 第二讲关系数据库设计理论 2.1 问题的提出 2.2 函数依赖 2.3 关系模式的规范化 2.1 问题的提出 一个有问题的关系 假设有如下关系： S(NO,NAME,GEN,COUR,DEGR)，即对应学号、姓名、性别、课程、成绩；其中（ NO,COUR）是主键。 2.1 问题的提出 这个关系有如下问题： 数据冗余 不一致性 插入异常 删除异常 2.1 问题的提出 为了克服这些异常，可以将S关系分解成下面的两个关系： S(NO,NAME,GEN,COUR,DEGR) S1(NO,NAME,GEN), S2(NO,COUR,DEGR) 2.2 函数依赖 数据依赖的概念 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。 例如，前面的学生信息关系（表）中，一个学号对应一个姓名和性别，当学号确定后，姓名和性别的值就被唯一确定了；也就是说，姓名和性别的值依赖于学号。 函数依赖和多值依赖是两种最重要的数据依赖。 2.2 函数依赖 函数依赖 定义：设有关系模式R(U)，x和y均为属性集U的子集， r 是R的任意一个具体关系。若r中不存在两个元组（ t1,t2 ）在x上的属性相等（ t1[x]=t2[x] ），而在y中的属性值不等（t1[y]!=t2[y]），则称x函数决定y ，或y函数依赖于x，记作x→y. 2.2 函数依赖 2.2 函数依赖 函数依赖 定义中，x和y均为属性集U的子集。如果x→y，但y不属于x，则称x→y是非平凡的函数依赖；如果y属于x，则称x→y是平凡的函数依赖。 如果x→y，且对于x的任何一个真子集x′（除x外的子集），都有 x′!→ y （y不函数依赖于x′），则称y对x完全函数依赖，记作x→yf；如果x→y，但y不完全依赖于x，则称y对x部分函数依赖，记作: x →yp。 若x→y，则x叫做决定因素(Determinant)。 2.2 函数依赖 Sc(sno,cno,grade)中，(学号,课程号,成绩) (sno,cno) grade 2.2 函数依赖 键（用函数依赖的概念定义） 设k为R(U,F)中的属性或属性组合，若kf→U，则称k为R的候选键(Candidate key, 即k能决定唯一的一个元组但又没有多余的属性集)。若候选键多于一个，则选定其中的一个为主键(Primary key)。 包含在任何一个候选键中的属性称为主属性(Prime attribute)。不包含在任何键(键是唯一标识实体的属性集)中的属性称为非主属性(Non-prime attribute)。 例如，学生关系中，学号是键。 又如，关系模式R(P,W,A)，其中P表示演奏者，W表示作品，A表示听众。某个演奏者可以演奏多个作品；某个作品可以被多个演奏者演奏。听众可以欣赏不同演奏者的不同作品。这个关系模式的键为(P,W,A)。 2.2 函数依赖 外键（用函数依赖的概念定义） 关系模式R中属性或属性组x并非R的键，但x是另一个关系模式的键，则称x是R的外键(Foreign key)。 例如，关系S1(NO,NAME,GEN)和S2(NO,COUR,DEGR)中，NO是S1的键，但NO并不是S2的键（一个学号可能对应几门课程），NO是S2的外键。 2.3 关系模式的规范化 第一范式 定义：如果一个关系模式R中的每一个属性的域都只包含原子项（即单一的，不可分隔的数据项），则称R满足第一范式。 形象的说，第一范式要求不能表达“表中表”。 例如，下表所示的关系不满足第一范式，“奖金”和“提成”和“工资”实际上是另一个关系。 2.3 关系模式的规范化 第一范式并不能排除数据冗余、更新异常和删除异常等问题。 关系的约束需要满足更高的范式。 2.3 关系模式的规范化 第二范式 定义：如果关系R满足第一范式，且R的所有非主属性完全函数依赖于候选键，则称R满足第二范式。 例如，下面的关系中，候选键为“课程名称”，“教师名称”和 “教师地址”属性完全函数依赖于候选键“课程名称”（即不存在一个候选键的真子集x′，使“教师名称”和 “教师地址” 依赖于x′），故该关系满足第二范式。 2.3 关系模式的规范化 又如，下面的关系显然满足第一范式，候选键为（工程号，材料号）， “开工日期”属于非主属性，但“开工日期”函数依赖于候选键的真子集－“工程号”（工程号确定后，只能对应一个开工日期），因此部分依赖于候选键，该关系不满足第二范式。 2.3 关系模式的规范化 满足第二范式的关系仍然可能存在操作异常，例如： 如果课程的教师尚未分配，无法插入