6第6章：关系数据库设计理论.ppt

第6章：关系数据库设计理论 [主要内容] 本章主要讲述了关系数据库的设计理论，即规范化理论。具体内容包括数据依赖、范式以及关系模式的规范化三个主要内容。 第一节：数据依赖 一、关系模式中的数据依赖 关系模式：R(U，D，DOM，F) 简记为：R(U，F) 二、数据依赖对关系模式的影响 数据依赖是通过一个关系中属性值的相等与否体现出来的数据间的相互关系，是现实世界属性间相互联系的抽象。 函数依赖(functional dependency,FD) 多值依赖(multivalued dependency,MVD) 例1：student(学号、姓名、系)表中，姓名、系函数依赖于学号，记为学号→姓名，学号→系。 例2：某student表，其关系模式的属性集合如下： U={学号,系,系主任姓名,课程名,成绩} 第一节: 数据依赖 学号 系 系主任姓名 课程名 成绩 Gg011 工商 王一 数据库 90 Gg012 工商 王一 外语 80 Gg013 工商 王一 管理学 80 Gg014 工商 王一 数据库 85 Gg014 工商 王一 管理学 70 Cg011 财管 张三 数据库 65 Cg012 财管 张三 管理学 50 Cg013 财管 张三 专业外语 50 Cg014 财管 张三 成本会计 85 Cg015 财管 张三 会计学 70 上述属性间存在如下的函数依赖： 第一节：数据依赖 课程名 学号 成绩 系主任姓名 系 F={学号→系,系→系主任姓名,(学号,课程名)→成绩} 存在问题 (1)数据冗余太大：系主任姓名数据大量重复。 (2)更新复杂：某系更换系主任。 (3)插入异常：某系刚成立，尚无学生，则无法插入。 (4)删除异常：某系学生全部毕业,系信息也将去掉。 第一节：数据依赖 解决办法：分成三个关系模式。 (1)student(学号,系,学号→系) (2)sc(学号,课程名,成绩,(学号,课程名) →成绩) (3)dept(系,系主任姓名,系→系主任姓名) 三、有关概念 1、函数依赖 设R(U)是一个关系模式，U是R的属性集合，X和Y是U的子集。对于R(U)的任意一个可能的关系r，如果r中不存在两个元组，它们在X上的属性值相同，而在Y上的属性值不同，则称“X函数确定Y”或“Y函数依赖于X”，记作X →Y。 如：student表中，“学号”函数确定“姓名” 关于函数依赖的说明： 第一节：数据依赖 (1)函数依赖是指R的所有关系实例均要满足的约束条件。 (2)函数依赖是语义范畴的概念。 (3)数据库的设计者可以对现实世界作强制的规定。 (4)若X →Y，则X称为这个函数依赖的决定属性集。 (5)若X →Y，并且Y →X，则记为X←→Y。 (6)若Y不函数依赖于X，则记为X ? Y。 2、平凡函数依赖与非平凡函数依赖 在关系模式R(U)中，对于U的子集X和Y，如果X →Y，但Y ? X，则称X →Y是非平凡函数依赖。若Y ? X，则称X → Y为平凡函数依赖。 对于任一关系模式，平凡函数依赖都是必然成立的，它不反映新的语义。我们讨论的是非平凡函数依赖。 第一节：数据依赖 3、完全函数依赖与部分函数依赖 在关系模式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完全函数依赖于X，记作X → Y。若X → Y，但Y不完全函数依赖于X，则称Y部分函数依赖于X，记作X → Y。 例如：在关系SC(学号,课程号,成绩)中, 学号 ? 成绩，课程号 ? 成绩，(学号，课程号) →成绩 例如：在关系student(学号，姓名，性别)中，学号→性别，课程号 ?性别，(学号，姓名) →性别 4、传递函数依赖 在关系模式R(U)中，如果X → Y， Y → Z，且Y ? X， Y ? X，则称Z传递函数依赖于X。 F P F P 第一节：数据依赖 例如：在关系Std(学号,系，系主任姓名)中，有学号→ 系，系 →系主任姓名，学号 → 系主任姓名 5、码 若关系中的某一个属性组的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为侯选码。 设K为关系模式R(U,F)中的属性或属性组合。若K → U，则称K为R的一个侯选码。若关系模式R中有多个侯选码，则选定其中的一个作为主码。 传递 F 第二节：范式 何为范式 范式是符合某一级别的关系模式的集合。 关系数据库中的关系必须要满足一定的要求。满足不同程度要求的为不同范式。目前主要有六种范式：第一范式，第二范式、第三范式、BC范式、第四范式和第五范式。 满足最低要求的叫第一范式，记为1NF。 各范式之间的联系为： 1NF ? 2NF ? 3NF ? BCNF ? 4NF ? 5NF 规范化：把一个低一级范式的关系模式，通过模式分解转换为高一级范式的过程。 第二节：范式 一、第一范