第3章关系数据库规范化理论1xt.pptVIP

数据库技术及应用 3.1 关系模式的冗余和异常问题 范式（Normal Form）：是指规范化的关系模式。 第一范式（1NF）：由满足最基本规范化的关系模式。 第一范式的关系模式再满足另外一些约束条件就产生了第二范式、第三范式、BC范式等等。 一个低一级的关系范式通过模式分解可以转换成若干高一级范式的关系模式的集合，这种过程叫关系模式的规范化（ Normalization）。 二、 关系模式规范化的必要性 关系模式应满足的基本要求1) 元组的每个分量必须是不可分的数据项。2) 数据库中的数据冗余应尽可能少。 　　　数据量巨增，系统负担过重，浪费存储空间，造成数据的不完整。3) 关系数据库不能因为数据更新操作而引起数据不一致问题。（数据冗余） 4) 当执行数据插入操作时，数据库中的数据不能产生插入异常现象。 　　　数据库中的数据因不能满足某种完整性要求而不能正常地插入到数据库中。5) 数据库中的数据不能在执行删除操作时产生删除异常问题。删除某种信息的同时，把其他信息也删除了。多种信息捆绑在一起。 2. 关系中异常和冗余问题 数据冗余大； 插入异常； 删除异常； 更新异常。 3. 模式分解是关系规范化的主要方法 3.2 函数依赖 关系模式的简化表示法关系模式的完整表示是一个五元组： R(U，D，Dom，F).其中：R为关系名；U为关系的属性集合；D为属性集U中属性的数据域；Dom为属性到域的映射；F为属性集U的数据依赖集。关系模式可以用三元组来为： R(U，F) 2. 函数依赖的概念 设R（U）是属性集U上的关系模式，X、Y是U的子集。若对于R（U）的任意一个可能的关系r，r中的任一元组在X中的属性值确定后，则在Y中的属性值也必确定。则称X函数决定Y，或Y函数依赖于X，记作X→Y。 　① X→Y，但Y 　X，则称X→Y是非平凡的函数依赖。　　若不特别声明，总是讨论非平凡的函数依赖。 　② X→Y，但Y?X，则称X→Y是平凡的函数依赖。 　③ 若X→Y，则X叫做决定因素（Determinant），Y叫做依赖因素（Dependent）。 　④ 若X→Y，Y→X，则记作X?Y。 　⑤ 若Y不函数依赖于X，则记作X 　Y。 完全函数依赖、传递函数依赖 在R(U)中，如果X→Y，并且对于X的任何一个真子集X’，都有X’ Y，则称Y对X完全函数依赖，记作：X→Y；若X→Y，但Y不完全函数依赖于X，则称Y对X部分函数依赖，记作： X→Y。 例:在教学关系模式：(学号，课程名)→成绩，(学号，课程名)→姓名. 在R(U)中，如果X→Y，(Y X)，Y X，Y→Z，则称Z对X传递函数依赖。传递函数依赖记作X → Z。例如，在教学模式中，因为：学号→系名，系名→系主任；所以：学号 → 系主任。 三. 3NF 关系模式R〈U，F〉中若不存在这样的码X、属性组Y及非主属性Z(Z Y)使得X→Y、Y X、Y→Z成立，则称R（U，F）?3NF。可以证明，若R?3NF，则每一个非主属性既不部分函数依赖于码，也不传递函数依赖于码。 四. BCNF（Boyce Codd Normal Form） 关系模式R（U，F）?1NF。若X→Y（Y　X）时X必含有码，则R（U，F）?BCNF。 　　即：关系模式R〈U，F〉中，若每一个决定因素都包含码，则R〈U，F〉?BCNF。 一个满足BCNF的关系模式有：1) 所有非主属性对每一个码都是完全函数依赖。 　 2) 所有的主属性对每一个不包含它的码，也是完全依赖。 3) 没有任何属性完全函数依赖于非码的任何一组属性。 五、BCNF和3NF的比较 1) BCNF不仅强调非主属性对码的完全的直接的依赖，而且强调主属性对码的完全的直接的依赖，故R?BCNF，R一定属于3NF。 2) 3NF只强调非主属性对码的完全直接依赖，这样就可能出现主属性对码的部分依赖和传递依赖。  3.4 关系模式的分解算法 一、关系模式分解的算法基础 函数依赖的逻辑蕴含 设F是模式R〈U〉的函数依赖集，X和Y是属性集U的子集。如果从F中的函数依赖能推出X→Y，则称F逻辑蕴含X→Y，或称X→Y是F的逻辑蕴含。 如：F＝｛A→B，B → C｝，问A →C是否成立？ 　　这就需要函数依赖的逻辑隐含知识，用函数依赖的公理系统推出。 3. 函数依赖集闭包F+和属性集闭包XF+ (1) 函数依赖集闭包F+和属性集闭包XF+的定义 在关系模式R（U，F）中，为F所逻辑蕴含的函数依赖的全体叫做F的闭包，记作F+。 　设有关系模式R（U，F），X是U的子集，称所有从F推出的函数