第4篇 关系数据库设计理论.ppt

本章内容 4.1 问题的提出 4.2 规范化 4.3 数据依赖的公理系统* 4.4 小结 习 题 4.1 问题的提出 如何设计一个合适的关系数据库系统呢？ 4.1.1 规范化理论概述 关系数据库设计理论主要包括三个方面的内容：函数依赖、范式（Normal Form）和模式设计。其中函数依赖起着核心作用，是模式分解和模式设计的基础，范式是模式分解的标准。 BACK 4.1.2 不合理的关系模式存在的问题 [例1] 要求设计学生-课程数据库，其关系模式SDC如下： SDC（SNO，SN，AGE，DEPT，MN，CNO，SCORE） 其中:SNO 表示学生学号 SN 表示学生姓名 AGE 表示学生年龄 DEPT 表示学生所在的系别 MN 表示系主任名 CNO 表示课程号 SCORE 表示成绩。 在进行数据库的操作时，会出现以下几方面的问题。 (1) 数据冗余。 系名, 学生姓名、年龄等等都要重复存储多次 (2) 插入异常。 （SNO，CNO）是主键。缺少一个都无法插入数据另外，若学生未选课，同样也不能进行插入操作。 (3) 删除异常。 删去学生数据，导致课程及教师信息丢失。如果某个学生不再选修某课程，有关该学生的其他信息也随之丢失。 (4) 修改异常。 如果某学生改名，则该学生的所有记录都要逐一修改SN的值；稍有不慎，就有可能漏改某些记录。 为什么会发生这些问题呢？ 这是因为这个模式中的函数依赖存在某些不好的性质。假设把这个单一的模式改造一下，分解成3个关系模式： 学生关系 S （SNO，SN,AGE，DEPT） 系关系 D （DEPT，MN） 选课关系 SC（SNO，CNO，SCORE） S D 图4.2 关系SDC经分解后的三关系S、D与SC SC 分解后的关系模式集是一个好的关系数据库模式。这三个关系模式都不会发生插入异常、删除异常的毛病，数据冗余也得到了尽可能地控制。 但要注意，一个好的关系模式并不是在任何情况下都是最优的，比如查询某个学生选修课程名及所在系的系主任时，要通过连接操作来完成（即由图4.2中的三张表，连接形成图4.1中的一张总表），而连接所需要的系统开销非常大，因此要以实际设计的目标出发进行设计。 4.2.1 函数依赖 ⒈ 函数依赖 定义4.1 设关系模式R（U，F），U是属性全集，F是U上的函数依赖集，X和Y 是U的子集，如果对于 R（U）的任意一个可能的关系r，对于X的每一个具体值，Y都有唯一的具体的值与之对应，则称X函数决定Y，或Y函数依赖于X，记X→Y。我们称X为决定因素，Y为依赖因素。当Y不函数依赖于X时，记作：X Y。当X→Y且Y→X时，则记作：X Y。 对于关系模式SDC： U={SNO，SN，AGE，DEPT，MN，CNO，SCORE} F={SNO→SN，SNO→AGE，SNO→DEPT，DEPT→MN，SNO→MN，(SNO，CNO)→SCORE} 一个SNO有多个SCORE的值与之对应，因此SCORE不能唯一地确定，即SCORE不能函数依赖于SNO，所以有：SNO SCORE， 同样有：CNO SCORE。 但是SCORE可以被（SNO，CNO）唯一地确定。所以可表示为：（SNO，CNO）→SCORE。 函数依赖有几点需要说明： （1） 平凡的函数依赖与非平凡的函数依赖 当属性集Y是属性集X的子集时，则必然存在着函数依赖X→Y，这种类型的函数依赖称为平凡的函数依赖。 也可表示为：X→Y，但Y?X 则称X→Y是平凡的函数依赖。 如：在关系SDC中，（SNO，CNO）→SNO。 如果Y不是X子