第5章关系数据库理论1课件.ppt

第5章 关系数据库理论(1) 第5章 关系数据库理论 5.1 关系模式的一般表示及设计中的问题 5.2 函数依赖 5.3 函数依赖的公理系统 5.4 关系模式规范形式 5.5 关系模式的规范化 5.1 关系模式的一般表示及设计中的问题 5.1.1 规范化理论的主要内容 最早是由关系数据库的创始人E.F.Codd提出的； 在关系数据库系统中，关系模型包括一组关系模式，且各个关系不是完全孤立的。 如何设计一个适合的关系数据库系统，关键是关系数据库模式的设计； 一个好的关系数据库模式应该包括多少关系模式，而每一个关系模式又应该包括哪些属性，如何将这些相互关联的关系模式组建一个适合的关系模型，这些工作决定到整个系统运行的效率，也是系统成败的关键所在，所以必须在关系数据库的规范化理论的指导下逐步完成。 关系数据库的规范化理论主要包括三个方面的内容： 函数依赖 范式 模式规范化 其中，函数依赖起着核心的作用，是模式分解和模式规范化的基础，范式是模式分解的标准。 5.1.2 关系模式的存储异常问题 数据库的逻辑设计为什么要遵循一定的规范化理论？ 什么是好的关系模式？ 某些不好的关系模式可能导致哪些问题？ 例如：描述一个在校大学生的学习情况 涉及以下一些属性： 学号sno，姓名sname，所属学院名dname，院长姓名dmn，课程编号cno，课程名称cname，成绩grade 其属性集合表示为U={sno,sname, dname, dmn,cno, cname, grade}。 由现实世界的已知事实可以得出上述属性间包含有以下联系： 学生的姓名可能有重名现象，但每名学生的学号是唯一的； 一名学生只隶属于一个学院，但一个学院可以接收若干名学生； 一个学院只有一名院长； 每门课程的课程号是唯一的； 一名学生可以选修多门课程，每门课程也可以有若干名学生选修； 每名学生所学的每门课程都有一个成绩。  根据上述情况，我们至少给出以下两种关系数据库模式： 第一种：Ω1={R1} R1={ sno, sname, dname, dmn,cno, cname, grade} 第二种：Ω2={R1,R2,R3,R4} R1={sno, sname, dname} R2={ dname,dmn} R3={ cno, cname} R4={ sno, cno, grade} 这个关系r存在以下一些弊病： (1) 冗余。 (2) 插入异常。 (3) 删除异常。 5.2 函数依赖 5.2.1　函数依赖的概念 关系模式中的各属性之间相互依赖、相互制约的联系称为数据依赖。 数据依赖一般分为函数依赖、多值依赖和连接依赖。 函数依赖是关系模式中属性之间的一种逻辑依赖关系。 　 函数依赖的定义 定义5.1 设R(U)是属性集U上的一个关系模式，X，YU。若对R(U)中任意一个可能关系r，r中不可能有两个元组在X的属性分量值相等，而在Y的那些属性分量值不相等，则称“X函数决定Y”，或“Y函数依赖于X”，记作X→Y。X称为决定因子，或称为函数依赖的左部，Y称为函数依赖的右部。 例如：关系模式R1={ sno, sname, dname, dmn,cno, cname, grade}中的函数依赖可表示为： sno→sname sno→dname dname→dmn cno→cname (sno,cno)→grade 有关函数依赖的几点说明： 1.函数依赖是语义范畴的概念。 (1)当我们确定关系模式R中的某个函数依赖时，是指R的所有可能关系r都必须满足这个函数依赖；反之，如果R中只要有一个关系r不满足这个函数依赖，我们就认为R不存在这个函数依赖。 (2)当在确定一个关系模式中的函数依赖时，我们只能从属性含义上去加以说明，而不能在数学上加以证明。 (3)只有数据库设计者，才能决定是否存在某种函数依赖。这就使得数据库系统可以根据设计者的意图来维护数据库的完整性。 (4)函数依赖反映了一种语义完整性约束。 2．函数依赖与属性之间的联系类型有关。 （1）在一个关系模式中，如果属性X与Y有1:1联系时，则存在函数依赖X→Y，Y→X，即X Y。 （2）如果属性X与Y有m:1的联系时，则只存在函数依赖X→Y。 （3）如果属性X与Y有m:n的联系时，则X与Y之间不存在任何函数依赖关系。 例如，一个学生可以选修多门课程，一门课