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第六章 关系数据理论 茂名学院计算机科学与技术系 实验安排 实验二 数据查询 时间：本周 星期三3，4节 地点：三楼机房 学习指导 学习本章的目的有两个： 理论方面： 用形式化的关系数据理论来描述和研究关系模型。 实践方面： 关系数据理论是我们进行数据库设计的有力工具。 规范化理论 需要了解的： 什么是一个不好的数据库模式；什么是模式的插入异常和删除异常；规范化理论的重要意义。 需要牢固掌握的： 关系的形式化定义；数据依赖的基本概念（函数依赖、平凡的函数依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传递函数依赖的概念，码、候选码、外码的概念和定义，多值依赖的概念）；范式的概念；从1NF到4NF的定义；规范化的含义和作用。 需要举一反三的： 四个范式的理解与应用，各个级别范式存在的问题和解决方法；能够根据应用语义，完整地写出关系模式的数据依赖集合，并能根据数据依赖分析某一个关系模式属于第几范式。 难点： 各个级别范式的关系及其证明。 第六章 关系数据理论 6.1 问题的提出 6.2 规范化 6.1 问题的提出 关系数据库逻辑设计 针对具体问题，如何构造一个适合于它的数据模式 数据库逻辑设计的工具 ──关系数据库的规范化理论 问题的提出 一、概念回顾－－－关系模式的形式化定义 二、什么是数据依赖 三、关系模式的简化定义 四、数据依赖对关系模式影响 一、关系模式的形式化定义 关系模式由五部分组成，即它是一个五元组： 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 二、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（续） 2. 数据依赖 一个关系内部属性与属性之间的约束关系 现实世界属性间相互联系的抽象 数据内在的性质 语义的体现 什么是数据依赖（续） 3. 数据依赖的类型 函数依赖（Functional Dependency，简记为FD） 多值依赖（Multivalued Dependency，简记为MVD） 其他 三、关系模式的简化表示 关系模式R（U, D, DOM, F） 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。 四、数据依赖对关系模式的影响 [例1]建立一个描述学校教务的数据库： 学生的学号（Sno）、所在系（Sdept） 系主任姓名（Mname）、课程名（Cname） 成绩（Grade） 单一的关系模式 ： Student U、F U ＝｛ Sno, Sdept, Mname, Cname, Grade ｝ 数据依赖对关系模式的影响（续） 属性组U上的一组函数依赖F： F ＝｛ Sno → Sdept, Sdept → Mname, (Sno, Cname) → Grade ｝ 关系模式StudentU, F中存在的问题 1. 数据冗余太大 2. 更新异常（Update Anomalies） 3. 插入异常（Insertion Anomalies） 4. 删除异常（Deletion Anomalies） 结论： Student关系模式不是一个好的模式。 “好”的模式： 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 分解关系模式 把这个单一模式分成3个关系模式： S（Sno，Sdept，Sno → Sdept）; SC（Sno，Cno，Grade，（Sno，Cno） → Grade）; DEPT（Sdept，Mname，Sdept→ Mname） 6.2 规范化 规范化理论正是用来改造关系模式，通过分解关系模式来消除其中不合适的数据依赖，以解决插入异常、删除异常、更新异常和数据冗余问题。 6.2 规范化 6.2.1 函数依赖 6.2.2 码 6.2.3 范式 6.2.4 2NF 6.2.5 3NF 6.2.6 BCNF 6.2.7 多值依赖 6.2.8 4NF 6.2.9 规