第3章 关系数据库理论.ppt

北京林业大学 软件教研室 第3章 关系数据库理论  ——关系模式的规范化 3.1 规范化问题的提出 请分析关系SCI： 存在问题分析 删除异常 函数依赖的定义： 给定一关系R，若当且仅当对应于R中属性X的每一个值，在任一时刻必有一个确定的属性Y值，则称Y是函数依赖于X，也可称为X函数决定Y，记为X-Y。 学生关系的函数依赖关系： 成绩（学号，姓名，课程号，课程名，分数） 完全函数依赖和部分函数依赖 完全依赖 若称关系R中的属性Y是完全依赖于属性X，则应满足以下两个条件： 属性Y函数依赖于属性X 属性Y不函数依赖于属性X的任一真子集X’ 部分依赖 如果属性Y只函数依赖于属性X的某一真子集X’，则称属性Y部分函数依赖于属性X。 学生选课表 学生住宿收费表 传递依赖 定义：在关系R中，如果属性X、Y、Z之间满足：X?Y,Y ?Z ，则称Z对X传递依赖。 例:分析描述学生情况及成绩的“SCI”关系的函数依赖情况 “SCI” 关系中各属性的依赖关系 3.3 关系模式的范式与规范化 范式（Normal Form）简称NF。要设计一个好的关系，必须使关系满足一定的约束条件，此约束已经形成了规范，分成几个等级，一级比一级严格。满足最低要求的关系称它属于第一范式，最高达到第五范式。 规范化就是将一个较低范式关系通过无损分解转换为若干较高级范式关系集合的过程。 范式的判定条件与规范化： 第一范式（1NF）：如果一个关系满足：每一属性值都是不能再分的元素，那么这个关系属于第一范式（1NF）,记作R∈1NF 。 1NF是关系模式应具备的最起码的条件。 第一范式可能具有大量的数据冗余，具有插入异常、删除异常和更新异常等弊端。 如关系模式SCI属于1NF，它既存在完全函数依赖，又存在部分函数依赖和传递函数依赖 。 克服这些弊端的方法是用投影运算将关系分解，去掉过于复杂的函数依赖关系，向更高一级的范式进行转换。 第二范式的定义 如果关系模式R∈1NF，且每个非主属性都完全函数依赖于R的主关系键，则称R属于第二范式，简称2NF，记作R∈2NF 。 2NF规范化 2NF规范化是指把1NF关系模式通过投影分解，转换成2NF关系模式的集合。 2NF的缺点 第三范式的定义 如果关系模式R∈2NF，且每个非主属性都不传递函数依赖于R的主关系键，则称R属于第三范式，简称3NF，记作R∈3NF。 如：SC(学号，课程号，成绩) 函数依赖为(学号，课程号)→成绩，非主属性成绩不传递函数依赖于主关系键(学号，课程号) ，因此，SC∈3NF。 又如：SI(学号，姓名，所在学院，院地址) 学号→所在学院和所在学院→院地址 学号→院地址 非主属性院地址与主关系键学号间存在着传递函数依赖，所以SI 3NF。 如果在数据库设计阶段能做到所设计的每个表只描述一个相关主题，不相关的主题放在不同的表中，这样设计出的关系表一般都是3NF。 规范化理论在3NF之后还有BCNF(修正的第三范式)、4NF（第4范式），到目前为止已提出五级范式，但在实际应用中最有价值的是3NF或BCNF。所以一般分解到3NF就可以了。 关系规范化的过程 一个低一级范式的关系模式，通过模式分解转化为若干个高一级范式的关系模式的集合，这种分解过程叫作关系模式的规范化。 规范化的程度越高，数据的冗余和更新异常相对减少，但由于连接运算费时，查询时所花的时间也就越多。因此，规范化的程度不是越高越好，它取决于应用。在实际工作中，应根据具体情况权衡利弊，适可而止。 关系模式规范化的要求 保证分解后的关系模式与原关系模式是等价的 等价的三种标准： 分解要具有无损连接性； 分解要具有函数依赖保持性； 分解既要具有无损连接性，又要具有函数依赖保持性。 无损分解原则 即在关系分解过程中既不能丢失数据也不能增加数据，同时还要保持原有的函数依赖。 相互独立原则 分解后的新关系之间相互独立，对一个关系内容的修改不应该影响到另一个关系。 关系规范化练习 关系规范化练习 假设某商业集团数据库中有一关系模式R如下： R (商店编号,商店名称,商品编号,商品名称,部门编号,数量) 如果规定： 每个商店的每种商品只在一个部门销售； 每个商店的每种商品只有一个库存数量。 回答下列问题： 根据上述规定，写出关系模式R的基本函数依赖； 试问关系模式R最高已经达到第几范式？为什么？ 如果R不属于3NF，请将R规范化到3NF。 关系规范化练习 因为存在部分依赖，因此属于1NF； 符合3NF的关系： 商店（商店编号，商店名称） 商品（商品编号，商品名称，部门编号） 商品销售（商店编号，商品编号，数