第四章关系数据库设计理论4.1数据依赖4.2范式4.3关系模式的规范化
第四章关系数据库设计理论 4.1 数据依赖 4.2 范式 4.3 关系模式的规范化
4.1数据依赖4.1.1关系模式中的数据依赖一完整的关系模式的描述：R(U，D，DOM，F)·R关系名·U属性组●D是U的取值范围，是域的集合?DOM是属性向域映象的集合●F是属性间数据的依赖关系集合一关系模式是静态的、稳定的：关系是动态的，不同时刻关系模式中的关系可能不同，但关系都必须满足关系模式中数据依赖关系集合F指定的完整性约束一影响数据库模式设计的主要是U和F，所以一般关系模式简化为：R（U，F）
4.1 数据依赖 4.1.1 关系模式中的数据依赖 – 完整的关系模式的描述：R(U，D，DOM，F) ⚫R关系名 ⚫U属性组 ⚫D是U的取值范围，是域的集合 ⚫DOM是属性向域映象的集合 ⚫F是属性间数据的依赖关系集合 – 关系模式是静态的、稳定的；关系是动态的，不同时 刻关系模式中的关系可能不同，但关系都必须满足关 系模式中数据依赖关系集合F指定的完整性约束 – 影响数据库模式设计的主要是U和F，所以一般关系 模式简化为：R（U， F）
4.1.2数据依赖对关系模式的影响数据依赖有：一函数依赖、多值依赖和连接依赖口一个关系模式示例U= {Sno,Sdept,Mname,Cname,Grade }F= {Sno->Sdept, Sdept->Mname, (Sno,Cname)->Grade)该关系模式存在如下问题：一数据余太大：系主任名字重复出现，和所有学生的所有课程成绩次数一样-更新异常：更换系主任必须修改每一个学生信息一插入异常：刚成立的系如果还没有招生就无法存储系主任信息一删除异常：某个系的学生全部毕业删除时会丢失系主任信息
4.1.2 数据依赖对关系模式的影响 ⚫ 数据依赖有: – 函数依赖、多值依赖和连接依赖 ❑一个关系模式示例 U＝{Sno,Sdept,Mname,Cname,Grade} F＝{Sno->Sdept, Sdept->Mname, (Sno,Cname)->Grade} ⚫ 该关系模式存在如下问题 : –数据冗余太大：系主任名字重复出现，和所有学生 的所有课程成绩次数一样 –更新异常：更换系主任必须修改每一个学生信息 –插入异常：刚成立的系如果还没有招生就无法存储 系主任信息 –删除异常：某个系的学生全部毕业删除时会丢失系 主任信息
4.1.3相关概念>函数依赖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wW，V，使得w[X]=v[X]而W[Y]<>v[Y]，称X函数决定Y，或Y函数依赖于X,记X->Y>平凡的和非平凡的函数依赖关系模式R（U），X和Y是U的子集，如果X->Y，且YX，则称X->Y是非平凡的函数依赖，否则称平凡的函数依赖，我们讨论的都是非平凡的函数依赖
4.1.3 相关概念 ➢ 函数依赖 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w，v，使得w[X]=v[X]而 w[Y]<>v[Y]，称X函数决定Y，或Y函数依赖于X， 记X->Y ➢ 平凡的和非平凡的函数依赖 关系模式R（U）， X和Y是U的子集，如果X->Y， 且YX，则称X->Y是非平凡的函数依赖，否则称 平凡的函数依赖，我们讨论的都是非平凡的函数依 赖
完全函数依赖和部分函数依赖关系模式R（U），如果X一Y，且对于任意的X的真子集X'都有X+Y，则称Y完全函数依赖于X，记XfY。反之则Y不完全依赖于X，称Y部分依赖于X，记X卫Y传递函数依赖关系模式R（U），如果X一>Y，Y一>Z，且Y十X，则称Z传递函数依赖于X，记XZ码的重新定义关系模式R（U.F），K为属性组合，若KfU，则K是一个候选码
⚫ 完全函数依赖和部分函数依赖 关系模式R（U），如果X Y，且对于任意的X的真子 集X’都有X’ \ Y，则称Y完全函数依赖于X，记X f Y。 反之则Y不完全依赖于X,称Y部分依赖于X，记X P Y ⚫ 传递函数依赖 关系模式R（U），如果X－>Y，Y－>Z，且Y \ X，则 称Z传递函数依赖于X，记X t Z ⚫ 码的重新定义 关系模式R（U,F），K为属性组合，若K f U，则K是一 个候选码
4.2 范式范式定义数据依赖满足某种条件级别的关系模式的集合目前共6种范式：1NFD2NFD3NFBCNFD4NFD5NF
4.2 范式 ⚫ 范式定义 数据依赖满足某种条件级别的关系模式的集合 ⚫ 目前共6种范式: 1NF2NF3NFBCNF4NF5NF
4.2.1第一范式（1NF）1NF定义-如果一个关系模式R的所有属性都是原子的，即不可再分的基本数据项，则Re1NF例: SCL(S#, SN, SA, CLS,MON, C#,CN, CRD,GR)属于1NF它有以下问题：数据余大，如MON，CRD等插入异常，当无课程时学生信息无法插入删除异常，当某个学生的选课信息全部删除时无法十保留学生基本信息
4.2.1 第一范式（1NF） ⚫ 1NF定义 –如果一个关系模式R的所有属性都是原子的，即不可 再分的基本数据项，则R1NF 例：SCL(S＃, SN, SA, CLS, MON, C＃, CN, CRD, GR) 属于1NF它有以下问题: ▪ 数据冗余大，如MON，CRD等 ▪ 插入异常，当无课程时学生信息无法插入 ▪ 删除异常，当某个学生的选课信息全部删除时无法 保留学生基本信息
SCL存在的函数依赖关系(S#, C#)_f_GR(S#,C#)PSNS# fSN(S#,C#)PSAS# f.SAS# _fCLS(S#,C#)-PCLS(S#,C#)PCNC# f.CN(S#,C#)P_CRD C# fCRDCLS—→MON S# _tMON
SCL存在的函数依赖关系 (S#,C#) f GR (S#,C#) P SN S# f SN (S#,C#) P SA S# f SA (S#,C#) P CLS S# f CLS (S#,C#) P CN C# f CN (S#,C#) P CRD C# f CRD CLS MON S# t MON
4.2.2第二范式（2NF）2NF定义一如果一个关系模式REINF，并且每一非主属性都完全依赖于R的码，则RE2NF。一显然码只包含一个属性的R如果是1NF，则必是2NF例: S L(S#,SN,SA,CLS,MON)C(C#,CN,CRD)S C(S#,C#,GR)都属于2NF存在问题：一数据亢余大，如MON一插入异常，无学生信息无法插入班长信息一删除异常，当学生的信息删除无法保存班长
4.2.2 第二范式（2NF） ⚫ 2NF定义 – 如果一个关系模式R1NF，并且每一非主属性都完全 依赖于R的码，则R2NF。 – 显然码只包含一个属性的R如果是1NF，则必是2NF 例：S_L(S#,SN,SA,CLS,MON) C(C#,CN,CRD) S_C(S#,C#,GR)都属于2NF 存在问题： – 数据冗余大，如MON – 插入异常，无学生信息无法插入班长信息 – 删除异常，当学生的信息删除无法保存班长
函数依赖关系：S#_f.SAS#_f.CLSS#f.SNCLSMON S# MONC# fCNC# fCRD(S#,C#)fGR
函数依赖关系： S# f SA S# f CLS S# f SN CLS MON S# t MON C# f CN C# f CRD (S#,C#) f GR