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An Introduction to Database System 关系模式的规范化 广东海洋大学信息学院 郑赞红 关系模式的规范化 在进行数据库设计时，针对具体的应用需求，如何构造一个适合于它的数据模式（逻辑结构）？ 如何衡量一个数据模式是合理的？ 如果数据模式不合理，应如何改进？ 数据库逻辑设计的工具──关系数据库的规范化理论 关系模式的规范化 1. 规范化的必要性 2. 规范化 3. 小结 规范化的必要性 关系模式的简化定义 数据依赖 数据依赖对关系模式影响 关系模式的简化定义 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 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 数据依赖 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 数据依赖 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 数据依赖 函数依赖 数学中的 函数y = f(x) , 当 x 的值确定，函数值 y 就可唯一确定。 类似，关系Student(Sno,Sname,Sdept)，当学号Sno确定，学生的姓名Sname和系名Sdept就可被唯一确定。 则：Sname = f(Sno)，Sdept = f(Sno)，也称为Sname和Sdept函数依赖于Sno， 记作：Sno → Sname , Sno → Sdept 数据依赖对关系模式的影响 实例：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 属性组U上的一组函数依赖F： F ＝｛Sno →Sdept, Sdept →Mname, (Sno, Cname)→Grade｝ 数据依赖对关系模式的影响 数据依赖对关系模式的影响 关系模式StudentU, F中存在的问题 数据冗余太大 更新异常 数据依赖对关系模式的影响 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 数据依赖对关系模式的影响 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） 关系模式的规范化 1. 规范化的必要性 2. 规范化 3. 小结 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 。 规范化 函数依赖 范式 函数依赖 函数依赖 设R(U)是一个属性集U上的关系模式，X和Y是U的子集。 若对于R(U)的任意一个可能的关系r，r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等， 而在Y上的属性值不等， 则称 “X函数确定Y” 或 “Y函数依赖于X”，记作X→Y。 规范化 函数依赖 范式 范式 范式是符合某一种级别的关系模式的集合 关系数据库中的关系必须满足一定的要求。满足不同程度要求的为不同范式 范式的种类： 第一范式(1NF) 第二范式(2NF) 第三范式(3NF) BC范式(BCNF) 第四范式(4NF) 第五范式(5NF) 范式 各种范式之间存在联系： 某一关系模式R为第n范式，可简记为R∈nNF。 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，这种过程就叫规范化。 第一范式（1NF） 1NF的定义 如果一个关系模式