数据库系统管理课件(王岚主编)第十一章PPT资料.ppt

数据库系统管理课件(王岚主编)第十一章PPT资料.ppt

《数据库系统管理课件(王岚主编)第十一章PPT资料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据库系统管理课件(王岚主编)第十一章PPT资料.ppt（69页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

数据库基础第十一章第十一章关系数据库规范化理论关系数据库规范化理论11.1函数依赖11.2关系规范化11.3关系模式分解的准则数据库基础11.1函数依赖函数依赖数据的语义不仅表现为完整性约束，对关系模式的设计也提出了一定的要求。

针对一个问题，如何构造一个合适的关系模式，应构造几个关系模式，每个关系模式由哪些属性组成等，这都是数据库设计问题，确切地讲是关系数据库的逻辑设计问题。

首先我们看一下，关系模式中各属性之间的联系。

数据库基础11.1函数依赖函数依赖11.1.1函数依赖的基本概念11.1.2一些术语和符号11.1.3为什么要讨论函数依赖数据库基础11.1.1函数依赖的基本概念函数依赖的基本概念在关系数据库中，讨论函数或函数依赖注重的是语义上的关系。

x函数决定y，或y函数依赖于x可表示为：

XY根据以上讨论可以写出较直观的函数依赖定义，即如果有一个关系模式R（A1，A2，An），X和Y为A1，A2，An）的子集，那么对于关系R中的任意一个x值，都只有一个y值与之对应，则称X函数决定Y，或Y函数依赖于X。

数据库基础11.1.1函数依赖的基本概念函数依赖的基本概念例如，对学生关系模式Student（Sno，Sname，Sdept，Sage），有以下依赖关系SnoSname，SnoSdept，SnoSage对学生选课关系模式SC（Sno，Cno，Grade）有以下依赖关系：

（Sno，Cno）Grade数据库基础11.1.1函数依赖的基本概念函数依赖的基本概念显然，函数依赖讨论的是属性之间的依赖关系，它是语义范畴的概念，也就是说关系模式的属性之间是否存在函数依赖只与语义有关。

下面对函数依赖给出严格的形式化定义。

设有关系模式R（A1，A2，An），r是R的任一具体关系，t1，t2是r中的任意两个元组。

如果由t1X=t2X可以推导出t1Y=t2Y，则称X函数决定Y，或Y函数依赖于X，记为XY。

数据库基础11.1函数依赖函数依赖11.1.1函数依赖的基本概念11.1.2一些术语和符号11.1.3为什么要讨论函数依赖数据库基础11.1.2一些术语和符号一些术语和符号下面给出在本章中经常使用的一些术语和符号。

设有关系模式R（A1，A2，An），X和Y为（A1，A2，An）的子集，则有以下结论：

1）如果XY，但Y不包含于X，则称XY是非平凡的函数依赖。

如不作特别说明，我们总是讨论非平凡函数依赖。

2）如果Y函数不依赖于X，则记为。

3）如果XY，则称X称为决定因子。

数据库基础11.1.2一些术语和符号一些术语和符号4）如果XY，并且YX，则记为。

5）如果XY，并且对于x的一个任意真子集X都有，则称Y完全函数依赖于X，记为。

如果成立，则称Y部分函数依赖于X，记为。

6）如果XY（非平凡函数依赖，并且）、YZ，则称Z传递函数依赖于X。

数据库基础11.1.2一些术语和符号一些术语和符号例11.1假设有关系模式SC（sno，Sname，Cno，Grade），其中各属性分别为：

学号、姓名、课程号、成绩，主码为（sno，Cno），则函数依赖关系有：

SnoSname姓名函数依赖于学号（sno，Cno）Sname姓名部分函数依赖于学号和课程号（sno，Cno）Grade成绩完全函数依赖于学号和课程号数据库基础11.1.2一些术语和符号一些术语和符号例11.2假设有关系模式S（Sno，Sname，Dept，Dept_master），其中各属性分别为：

学号、姓名、所在系和系主任（假设一个系只有一个主任），主码为Sno，则函数依赖关系有：

SnoSname姓名完全函数依赖于学号由于：

SnoDept所在系完全函数依赖于学号DeptDept_master系主任完全函数依赖于系系主任传递函数依赖于学号所以有：

SnoDept_master函数依赖是数据的重要性质，关系模式应能反映这些性质。

数据库基础11.1函数依赖函数依赖11.1.1函数依赖的基本概念11.1.2一些术语和符号11.1.3为什么要讨论函数依赖数据库基础11.1.3为什么要讨论函数依赖为什么要讨论函数依赖讨论属性之间的关系和函数依赖有什么意义呢?

让我们通过例子看一下。

假设有描述学生选课及住宿情况的关系模式：

S_L_C（Sno，Sdept，Sloc，Cno，Grade）其中各属性分别为：

学号、学生所在系、学生所住宿舍楼、课程号和考试成绩。

假设每个系的学生都住在一栋楼里，（Sno，Cno）为主码。

看一看这个关系模式存在什么问题?

假设有如表11-1所示的数据。

数据库基础11.1.3为什么要讨论函数依赖为什么要讨论函数依赖表11-1S_L_C模式的数据示例SnoSdeptSlocCnoGrade0812101计算机2公寓DB800812101计算机2公寓OS850821101信息1公寓C900821101信息1公寓DS840821102信息1公寓OS78数据库基础11.1.3为什么要讨论函数依赖为什么要讨论函数依赖从这个表中可以看出如下问题：

数据冗余问题：

在这个关系中，有关学生所在系和其所对应的宿舍楼的信息有冗余，因为一个系有多少个学生，这个系所对应的宿舍楼的信息就要重复存储多少遍。

数据更新问题：

如果某一学生从计算机系转到了信息系，那么不但要修改此学生的Sdept列的值，而且还要修改其Sloc列的值，从而使修改复杂化。

数据库基础11.1.3为什么要讨论函数依赖为什么要讨论函数依赖数据插入问题：

如果某个学生还没有选课，但已经有了Sdept乘lSloc信息，我们也不能将此学生的这些已知信息插入到数据库中。

因为Cno为空，而Cno为主属性，不能为空，因此也就丢掉了该学生的其它基本信息。

数据删除问题：

如果一个学生只选了一门课，而后来又不选了，则应该删除此学生选此门课程的记录。

但由于这个学生只选了一门课，那么删掉此学生的选课记录的同时也删掉了此学生的其它基本信息。

数据库基础11.1.3为什么要讨论函数依赖为什么要讨论函数依赖类似的问题我们统称为操作异常。

为什么会出现以上的操作异常现象呢?

因为这个关系模式没有设计好，其原因在于它的某些属性之间存在着“不良”的函数依赖。

如何改造这个关系模式并克服以上种种问题是我们所要解决的问题，也是我们讨论函数依赖的原因。

解决上述问题的方法就是进行模式分解，即把一个关系模式分解成两个或多个关系模式，在分解的过程中消除那些“不良”的函数依赖，从而获得好的关系模式。

关于模式分解将在本章后边介绍。

数据库基础第十一章第十一章关系数据库规范化理论关系数据库规范化理论11.1函数依赖11.2关系规范化11.3关系模式分解的准则数据库基础11.2关系规范化关系规范化11.2.1关系模式中的码11.2.2范式数据库基础11.2.1关系模式中的码关系模式中的码设用U表示关系模式R的属性全集，即U=A1,A2，An,用F表示关系模式R上的函数依赖集，则关系模式R可表示为R（U，F）。

1候选码设K为R（U，F）中的属性或属性组，若KU，则K为R的候选码（K为决定R全部属性值的最小属性组）。

主码：

关系R（U，F）中可能有多个候选码，则选其中一个作为主码。

全码：

候选码为整个属性组。

主属性与非主属性：

在R（U，F）中，包含在任一候选码中的属性称为主属性，不包含在任一候选码中的属性称为非主属性。

数据库基础11.2.1关系模式中的码关系模式中的码例11.3SC（Sno，Cno，Grade）其候选码为：

（Sno，Cno），也为主码。

则主属性为：

Sno和Cno，Grade为非主属性。

数据库基础11.2.1关系模式中的码关系模式中的码例11.4R（P，W，A）其中各属性含义分别为：

演奏者，作品和演出地点。

其语义为：

一个演奏者可演奏多个作品，某一作品可被多个演奏者演奏；

同一演出地点不同演奏者的不同作品。

其候选码为（P，W，A），因为只有（演奏者，作品，演出地点）三者才能确定一场音乐会。

我们称全部属性均为主码的表为全码表。

数据库基础11.2.1关系模式中的码关系模式中的码2外码用于在关系表之间建立关联的属性（组）称为为外码。

若R（U，F）的属性（组）X（X属于U）是另一个关系S的主码，则称X为R的外码（X必须先定义为S的主码）。

数据库基础11.2关系规范化关系规范化11.2.1关系模式中的码11.2.2范式数据库基础11.2.2范式范式我们在前面已经介绍了设计“不好”的关系模式所带来的问题，本节将继续讨论“好”的关系模式应具备的性质，即关系规范化问题。

关系数据库中的关系要满足一定的要求。

若关系满足不同程度要求就称它属于不同的范式。

满足最低要求的关系属于第一范式，简称1NF（FirstNormalForm）。

在第一范式中进一步满足一些要求的关系属于第二范式，简称2NF，依此类推，还有3NF、BCNF、4NF、5NF。

数据库基础11.2.2范式范式所谓“第几范式”是表示关系模式满足的条件，所以经常称某一关系模式为第几范式的关系模式。

也可以把这个概念模式理解为符合某种条件的关系模式的集合，因此R为第二范式的关系模式也可以写为R2NF。

数据库基础11.2.2范式范式对关系模式的属性间的函数依赖加以不同的限制就形成了不同的范式。

这些范式是递进的，即如果一个表是1NF的，它比不是1NF的要好；

同样，2NF的表要比1NF的表好，。

使用这种方法的目的是从一个表或表的集合开始，逐步产生一个和初始集合等价的表的集合（指提供同样的信息）。

范式越高、规范化的程度越高，关系模式就越好。

规范化的理论首先由EFCodd于1971