数据库原理及应用（Access 2003）（第二版） 陈光军 第3章

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1、数据库原理及应用（Access2003）（第二版）陈光军张秀芝主编中国水利水电出版社第3章关系数据库设计理论本章学习目标本章主要讲解函数依赖和以函数为基础的几种关系范式。通过本章的学习，读者应掌握以下内容：函数依赖三条Armstrong公理和由公理导出的三条推理规则关系范式1NF、2NF、3NF、BCNF、4NF模式分解规则3.1引言3.1.1讨论范围数据库是一组相关数据的集合。它不仅包括数据本身，而且还包括数据之间的联系，即数据模型。给出一组数据，如何构造一个适当的数据模型，在关系数据库中应该组织成几个关系模式，每个关系模式包括哪些属性，这些都是数据库逻辑设计要解决的问题。在具体数据库系统实

2、现之前，尚未录入实际数据时，组建较好的数据模型是关系到整个系统运行效率，甚至系统成败的关键。在以关系模型为基础的数据库中，用关系来描述现实世界。关系具有概念单一性的特点，一个关系既可以描述一个实体，也可以描述实体间的联系。一个关系模型包括一组关系模式，各个关系不是完全孤立的。只有它们相互间存在关联，才能构成一个模型。这些关系模式的全体定义构成关系数据库模式。关系模型有严格的理论基础，也是目前应用最广泛的数据模型，指导数据库逻辑设计的是关系数据库规范化理论。关系数据库设计理论主要包括三个方面的内容：数据依赖、范式和模式设计方法。数据依赖起着核心的作用。我们重点讨论函数依赖的概念，然后再介绍模式分

3、解的标准，即范式，为数据库的设计准备一定的基本理论基础。这里力求以大家都熟悉的实例说明问题。3.1引言3.1.2存储异常问题有“教学”关系模式：教学（教师号，教师姓名，职称，教师地址，系号，系名称，系地址，课程号，课程名，教学水平，学分）。表3-1“教学”关系教师号教师姓名职称教师地址系号系名称系地址课程号课程名教学水平学分T1MAPRFA1D1DEPT1L1C1COMPUGOOD3T1MAPRFA1D1DEPT1L1C2PROGREXCEL3T1MAPRFA1D1DEPT1L1C3DBOK4T2LIAPA2D1DEPT1L1C3DBGOOD4T2LIAPA2D1DEPT1L1C4OSGOOD

4、4T3CHENPRFA3D1DEPT1L1C4OSOK2T3CHENPRFA3D1DEPT1L1C1COMPUOK3T3CHENPRFA3D1DEPT1L1C5DSTRUEXCEL3T4ZHOUAPA4D2DEPT2L2C6MATHGOOD53.1引言3.1.2存储异常问题主码是（教师号，课程号），但该关系在使用过程中存在以下几个问题：（1）数据冗余。每当教师开设一门课程时，该教师的职称、地址等信息就重复存储一次。一般一个系有很多教师，每位教师都开设多门课，每位教师的职称、地址要多次重复存储，这样会使关系中的数据冗余度很大。（2）更新异常。由于数据的重复存储，会给更新带来麻烦。如果一位任3门课

5、的教师改变了地址，3个元组的地址都要更新，一旦一个元组的地址未修改就会导致数据不一致。如果某个系改变办公地址，所要修改的数据量会更大。（3）插入异常。如果学校新调入一个教师，暂时未主讲任何课程。由于缺少主码的一部分，而主码不允许出现空值，新教师的相关信息就不能插入到此关系中去。只有当他开设了课程之后才能插入，这是不合理的。（4）删除异常。与插入异常相反，如果某些教师致力于科研，不担任教学任务了，就要从当前数据库中删除有关记录。那么关于这些教师的其他信息将无法记载，这也是极不合理的。3.1引言3.1.2存储异常问题用下面4个关系模式代替原来的一个关系模式，上述4个方面的问题就基本解决了。教师（教

6、师号，教师姓名，职称，教师地址，系号）系（系号，系名称，系地址）课程（课程号，课程名，学分）选修（教师号，课程号，教学水平）新关系模型包括4个关系模式，“教师”和“系”通过“教师”中的外码“系号”相联系；“教师”与“课程”之间多对多的联系可以通过“选修”中的外码（教师号，课程号）相联系，需要时再进行自然联接，则恢复了原来的关系。但是将“教学”分解成“教师”、“系”、“课程”、“选修”四个模式是否最佳，并不是绝对的。例如，要频繁地查询讲授某门课程教师的情况，就要对这两个关系做联接操作，而联接是以机时为代价的。在原来的关系模式中则可以直接查到。到底哪个关系模型更好，要根据数据库的规模、数据的共享程

7、度和应用需求来权衡。3.2函数依赖3.2.1属性之间的联系实体内部各属性间的联系分为3类：一对一、一对多和多对多。设图书管理关系数据模型包括以下3个关系模式：图书（总编号，分类号，书名，作者，出版单位，单价）读者（借书证号，姓名，性别，单位，职称，地址）借阅（借书证号，总编号，借阅日期，备注）1．一对一联系在读者关系中，借书证号是惟一的。设X、Y为关系中的属性或属性组，它们的所有可能取值组成两个集