关系数据库设计理论

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1、第五章关系数据库设计理论关系数据库设计理论是关系数据库的指南，也是关系数据库的理论基础。它是数据库领域的专家和学者们总结数据库设计中的经验教训的基础上，借助近代数学工具而提出来的。它把抽象的数学理论和具体的实际问题结合起来，为数据库领域的发展起到了推动作用。意义：提供分析和判断数据库模式好坏的准则；指导设计好的数据库模式。地位：本章是本书最难的部分之一，但对于应用设计十分有用5.1问题的提出－什么是不好的数据库设计实际问题，假定在设计数据库时出现如下的关系模式：Student(Sno,Sname,Dept，Cno,Grade)

2、学生（学号，姓名，院系，课程号，成绩）SnoSnameDeptCnoGrade1000李平计算机001861000李平计算机002971000李平计算机003831001王莉计算机001801001王莉计算机00275上述的关系模式在实际应用中会出现什么样的问题呢？1、数据存在冗余该关系模式中，学生每选一门课，他的名字和院系就要重复存放一次。而且，如果他的院系改变的话，那么对于其的每一个元组的院系都要改变。这样不仅增添了更新代价，而且还有可能出现一个人在不同院系的情况。2、插入（删除）异常该关系模式的主键应该是由学生学号和课程

3、号共同构成。按照常理，新学生登记注册，应该在学生信息库里存在他的资料，但如果此时他还未选课，那么关于这个学生的信息就不能创建，这是违背现实的情况的。3、更新复杂如果某个学生转换所在系，那么和他所有的相关的记录都必须进行修改。而且，容易造成潜在的数据不一致的问题。比如‘李平’的记录，可能会只修改了其中一部分元组。结论：Student关系模式不是一个好的模式。“好”的模式：不会发生插入异常、删除异常、更新异常，数据冗余应尽可能少。原因：由存在于模式中的某些数据依赖引起的解决方法：通过分解关系模式来消除其中不合适的数据依赖。由此可见

4、，一个关系模式如果设计的不合理，将会造成很多问题。如果我们将上述的关系模式进行分解：Student(Sno,Sname，Dept)SC(Sno,Cno,Grade)分解以后可以解决上述的问题。但是上述关系模式在有些情况下也不是最优的。具体的关系模式的设计不仅要结合数据库设计理论，也还要根据实际的应用来决策。关系模式的形式化定义关系模式由五部分组成，即它是一个五元组：R(U,D,DOM,F)R：关系名U：组成该关系的属性名集合D：属性组U中属性所来自的域DOM：属性向域的映象集合F：属性间数据的依赖关系集合什么是数据依赖1.完整

5、性约束的表现形式限定属性取值范围：例如学生成绩必须在0-100之间定义属性值间的相互关连（主要体现于值的相等与否），这就是数据依赖，它是数据库模式设计的关键2.数据依赖是通过一个关系中属性间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是数据内在的性质是语义的体现3.数据依赖的类型函数依赖（FunctionalDependency，简记为FD）多值依赖（MultivaluedDependency，简记为MVD）其他5.2规范化理论规范化理论正是用来改造关系模式，通过分解关系模式来消除其中不合适的数据依赖，

6、以解决插入异常、删除异常、更新异常和数据冗余问题。函数依赖一、属性间的联系客观世界中的事物是彼此联系，相互制约的。这种联系分为两类：一类是实体与实体之间的联系；另一类是实体内部各属性之间的联系。属性之间的联系分为三类：1、1－1：例如果学生关系模式中没有同名现象，则学号和姓名两个属性之间的关系是一对一的关系。2、1－M：例一个院系有多个人，但是单个人只能属于一个院系，那么院系和人的学号之间的关系是一对多的。3、M－N：一个课程号对应于多个学号，一个学号对应于多个课程号，这两个属性之间是多对多的联系。二、函数依赖的定义定义：设有

7、关系模式R(U)，X和Y是属性集U的子集，r是R上的任一具体关系，u和v是r中的任意两个元组。如果由u[X]=v[X]能推导出u[Y]=v[Y]，则称X函数决定Y，或Y函数依赖于X，记为例：有一个学习模式R(S#,SNAME,C#,GRADE,TNAME,TAGE)现在规定，每个学号只对应一个具体学生，每个课程号只由一个教师来教，写出函数依赖。GRADE)C#,(S#->TNAMEC#->SNAMES#->三、属性间的联系和函数依赖属性间的联系有三种，但并不是每一种关系中都存在函数依赖，设有属性集X、Y属于关系模式R，如果X和

8、Y之间是‘1－1’关系，则存在函数依赖：如果X和Y之间是‘1－M’关系，则存在函数依赖：如果X和Y之间是‘N－M’关系，则：X和Y之间不存在函数依赖例：如果人名唯一的话，那么一个人名对应一个学号，则有例：院系和学号之间的联系是一对多的，那么存在的FD为四、FD的逻辑蕴涵定义：