数据库3.Design.pptx

数据库系统与应用第3章 关系数据库设计关系数据库设计：目标满足用户的完整性和安全性要求。动态关系至少具有第三规范形式。静态关系至少具有第一规范形式。能够在逻辑级上高效率地支持各种数据库事务的运行。存储空间利用率高。文件逻辑数据库设计物理数据库设计概念数据库设计逻辑世界物理世界信息世界现实世界E-R模型关系模型关系事物类实体型记录事物实体字段属性性质关系数据库设计：任务关系数据库设计步骤形成初始关系数据库模式关系模式规范化关系模式优化定义关系上的完整性和安全性约束子模式定义性能估计形成初始关系数据库模式问题初始关系模式可以是逻辑设计的最终结果吗?某些关系模式可能存在冗余问题、插入问题、更新问题和删除问题。 形成初始关系数据库模式例：学生有下列信息：学号(S#)、系(SD)、系主任(MN)、课程名(CN)、成绩(G)有一个描述学生的关系模式：U = {S#, SD, MN, CN, G}现实世界的已知事实： F = {S#→SD, SD→MN, (S#, CN)→G}S#SNMNCNGS1计算机刘伟数据库90S1计算机刘伟离散数学85S2信息王平数据结构57S2信息王平信息系统80S2信息王平VB?70S3信息王平数据结构70S3信息王平数据库80S3信息王平离散数学70S3信息王平操作系统85自动化李明插入异常S#SNMNCNGS1计算机刘伟数据库90S1计算机刘伟离散数学85S2信息王平数据结构57S2信息王平信息系统80S2信息王平VB70S3信息王平数据结构70S3信息王平数据库80S3信息王平离散数学70S3信息王平操作系统85S4自动化李明数据库93删除异常S#SNMNCNGS1计算机刘伟数据库90S1计算机刘伟离散数学85S2信息王平数据结构57S2信息王平信息系统80S2信息王平VB70S3信息王平数据结构70S3信息王平数据库80S3信息王平离散数学70S3信息王平操作系统85S4自动化李明数据库93数据冗余和更新问题形成初始关系数据库模式数据冗余：同一系中有n个学生，“系名”与”系主任”就重复n-1次；同一个学生选修了m门课程，学号就重复了m-1次。更新异常：若调整了某系系主任，数据表中所有行的“系主任”值都要更新，否则会出现同一系系主任姓名不同的情况。形成初始关系数据库模式插入异常：假设要开设一门新的课程，暂时还没有人选修。这样，由于还没有“学号”关键字，课程名称和设课系也无法记录入数据库。删除异常：假设一批学生已经完成课程的选修，这些选修记录就应该从数据库表中删除。但是，与此同时，系名与系主任信息也被删除了。很显然，这也会导致插入异常。形成初始关系数据库模式需要用关系模式的规范化方法消除初始逻辑数据库模式中存在的问题。某些关系模式可能存在由属性间的函数依赖引起的冗余问题、插入问题、更新问题和删除问题。设计理论对初始关系数据库模式中的每个关系模式进行深入地分析，与用户协商，确定每个初始关系的函数依赖集，使用关系数据库设计理论，对关系模式进行规范化处理。函数依赖：Functional Dependency确定函数依赖集设计理论函数依赖定义1：设R是一个关系模式，U是R的属性集合，X和Y是U的非空子集。对于R的任意实例r，r中任意两个元组t1和t2，如果t1[X]=t2[X]，则t1[Y]=t2[Y]，我们称X函数地确定Y，或Y函数依赖于X，记作X→Y。只能根据数据的语义来确定函数依赖。描述学生的关系模式：U = {S#, SD, MN, CN, G}根据数据的语义确定的函数依赖：F = {S#→SD, SD→MN, (S#, CN)→G}函数依赖如果X→Y而且Y不是X的子集，则称X→Y是非平凡函数依赖。若不特别声明，我们总是讨论非平凡函数依赖。如果X→Y，我们称X为这个函数依赖的决定属性集。 描述学生的关系模式：U＝{S#, SD, MN, CN, G}(S#, SD)→SDSD→MN函数依赖定义2设R是一个具有属性集合U的关系模式，如果X→Y，并且对于X的任何一个真子集Z，Z→Y都不成立，则称Y完全函数依赖于X。若X→Y，但Y不完全函数依赖于X，则称Y部分函数依赖于X。描述学生的关系模式：U＝{S#,SD,MN,CN,G}(S#, SD)→MN(S#, CN)→G函数依赖定义3：设R是一个具有属性集合U的关系模式，X?U, Y?U, Z?U，且Y→X不成立，同时Z-X、Z-Y和Y-X不空。如果X→Y，Y→Z，则称Z传递地函数依赖于X。描述学生的关系模式：U = {S#, SD, MN, CN, G}根据S#→ SD, SD → MN, 导出如下传递依赖：S#→ MN函数依赖定义4：（候选键）设R是一个具有属性集合U的关系模式，K?U。如果K满足下列两个条件，则称K是R的一个候选键： K→U。不存在K的真子集