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第3章 关系数据库规划和设计 【本章导读】 本章主要讲述关系数据库的规范化理论、关系数据库的标准语言SQL、关系数据库的设计、关系数据库的保护以及数据库的必威体育精装版技术。 【本章要点】 关系数据库理论 关系规范化的方法和步骤 SQL的功能 数据库的安全性、完整性、备份和恢复的原理及方法 数据库设计的内容、任务、步骤和方法 数据库技术的发展以及与其他技术的结合 第3章 关系数据库规划和设计 3.1 关系数据库理论 3.2 关系数据库标准语言——SQL 3.3 数据库保护 3.4 数据库设计 3.5 数据库新技术 3.1 关系数据库理论 3.1.1 函数依赖 3.1.2 范式 3.1.3 数据依赖的公理系统 3.1.4 关系模式的规范化 3.1.1 函数依赖 1．函数依赖 定义3.1 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。 说明 （1）函数依赖不是指关系模式R的某个或某些关系实例满足的约束条件，而是指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，只能根据数据的语义来确定函数依赖。 （3）X→Y，但Y X，则称X→Y是非平凡函数依赖。X→Y，但Y X，则称X→Y是平凡函数依赖。若不特别声明，总是讨论非平凡函数依赖。 说明 （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．完全函数依赖与部分函数依赖 定义3.2 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，称Y部分函数依赖于X，记作X Y。 例如，在选课关系SC(学号S#, 课程号C#, 成绩G)中，学生的成绩由学号和课程号共同决定，代表该学生的一次选课，所以函数依赖为：(S#, C#)→G，但是单独由学号不能决定一门课的成绩，单独由课程号也不能决定某个学生的成绩，即S# G、C# G，所以(S#, C#) G。 3．传递函数依赖 定义3.3 在关系模式R(U)中，如果X→Y（Y X），Y X，Y→Z，则称Z传递函数依赖于X，记作 X Z。 例如，在关系SD(学号S#, 所在系SDEPT, 系主任姓名MNAME)中，学号决定学生所在系，即S#→SDEPT，学生所在系决定系主任姓名SDEPT→MNAME，则S# MNAME。 4．码 定义3.4 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的一个候选码（Candidate Key）。若关系模式有多个候选码，则选定其中的一个作为主码（Primary Key）。 举例 学生关系STUDENT(学号SNO, 姓名SNAME, 性别SSEX, 年龄SAGE, 所在系SDEPT)的主码是学号SNO，因为学号SNO能决定姓名、性别、年龄、所在系这几个属性，即SNO U。选课关系SC(学号S#, 课程号C#, 成绩G)的主码是(S#, C#)，因为(S#, C#) G，则(S#, C#) (S#, C#, G)，即(S#, C#) U。 包含在任何一个候选码中的属性称为主属性（Prime Attribute） 不包含在任何候选码中的属性称为非主属性（Nonprime Attribute）或非码属性（Non-key Attribute）。 最简单的情况下，候选码只包含一个属性。在最极端的情况下，关系模式的所有属性组都是这个关系模式的候选码，称为全码（All-key）。 例如，选课关系SC(学号S#, 课程号C#, 成绩G)的主码是(S#, C#)，主属性是主码的各个属性，即S#、C#，非主属性是G。 3.1.2 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。满足的要求不同，则范式不同。 范式的概念最早是由E.F.Codd提出的，他从1971年相继提出了三级规范化形式，即满足最低要求的第一范式（1NF），在1NF基础上又满足某些特性的第二范式（2NF），在2NF基础上再满足一些要求的第三范式（3NF）。 1974年，E.F.Codd和Boyce共同提出了一个新的范式概念，即Boyce-Codd范式，简称BC范式（BCNF）。 1976年Fagin提出了第四范式（4NF），后来又有人定义了第五范式（