数据库原理及应用-第5章-关系数据库理论

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1、数据库原理与应用第5章关系数据库设计理论学习目标理解关系模式可能的四种异常。掌握函数依赖和多值依赖的基本概念。掌握1NF、2NF、3NF、BCNF和4NF的概念和特点。掌握规范化的基本步骤。给了一组数据，应该构造几个关系？每个关系由哪些属性组成？……问题的提出这就是关系数据库的模式设计关系数据库的模式：关系模式定义了关系，一个关系数据库包含了一组关系模式，一组关系模式便构成了关系数据库的模式。关系数据库的模式设计：借助近代数学工具而提出来的，形成了一整套定义、公理、定理及各种实用算法，产生了确定、评价关系数据库模式的方法。关系数据库的规范化理论——数据库模式设计的有力工具问题的提出一、关系数

2、据库逻辑设计针对具体问题，如何构造一个适合于它的数据库模式，即应该构造几个关系模式、每个关系模式由哪些属性组成等，这是数据库逻辑结构设计的问题。以关系模型为背景，形成了数据库逻辑设计的一个有力工具－关系数据库的规范化理论。二、概念回顾关系：描述实体、实体间的联系。从形式上看，它是一张二维表，是所涉及属性的笛卡尔积的一个子集。关系模式：用来定义关系。关系数据库：基于关系模型的数据库，由一组关系组成，这组关系模式的全体就构成了该数据库的模式。问题的提出关系模式的形式化定义：关系模式是一个五元组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

3、的映象集合F：属性间数据的依赖关系集合由于D，DOM对模式设计关系不大，因此本章把关系模式简化为一个三元组：R（U,F）关系数据库设计理论数据依赖范式关系模式的规范化属性间的联系：有1对1，1对n，m对n三种数据依赖的定义：通过一个关系中属性间值的相互关联（主要体现于值的相等与否）体现出来的数据间的相互联系。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。数据依赖两类最重要的数据依赖函数依赖多值依赖函数依赖FD不严格地讲，函数依赖指的是一组属性值唯一决定另一组属性值的这种数据依赖。学生关系student中，当学号确定后，其姓名也就唯一确定了。主要有sno，sname，spho

4、ne等属性，由于一个学号对应一个学生，一个学生也决定了一个手机号，因而SNO值确定了，sname和sphone也就唯一地确定了。类似于数学中的函数Y＝f（X），自变量X确定了，相应的函数值Y也就唯一地确定了。我们称SNO函数决定SNAME和sphone，记为：SNO→sname，SNO→sphone。选课关系sc中，当学号sno和课程号cno确定后，其成绩grade也就唯一确定了。记为(sno,cno)→grade函数依赖FD定义：设R(U)是一个属性集U上的关系模式，X和Y是U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r，r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等，而在Y上的属性值不等，或r

5、中如果两个元组取相同X值而相等，必有这两个元组取Y值而相等则称“X函数确定Y”或“Y函数依赖于X”，记作X→Y，X叫做决定因素。函数依赖FD说明1：函数依赖是指关系模式R的所有关系实例均要满足的约束条件。说明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，设计者可对函数依赖作强制规定。说明3：函数依赖类似于变量间的单值函数关系（一个自变量只能对应一个函数值），因此也称为单值函数依赖；函数依赖与属性间的联系类型有关1)一对一联系：X→Y，且Y→X2)多对一联系：X→Y3)多对多联系：不存在依赖关系函数依赖FD平凡函数依赖与非平凡函数依赖：在关系模式R(U)中，对于U的子集X和Y

6、，如果X→Y，但YX，则称X→Y是非平凡的函数依赖；若X→Y，但YX,则称X→Y是平凡的函数依赖，X叫做决定因素。例：在关系SC(Sno,Cno,Grade)中，非平凡函数依赖：(Sno,Cno)→Grade平凡函数依赖：(Sno,Sname)→Sname(Sno,Sname)→Sno对于任一关系模式，平凡函数依赖都是必然成立的，它不反映新的语义，因此若不特别声明，我们总是讨论非平凡函数依赖。函数依赖FD完全函数依赖与部分函数依赖:在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(真子集X’不决定Y)，则称Y对X完全函数依赖，记作：X→Y。若X→Y，且存在一个X的真

7、子集X’，有X’→Y，则称Y部分函数依赖于X，记作X→Y。fp例:关系SC(Sno,Cno,Grade)中，由于Sno→Grade，Cno→Grade，因此：(Sno,Cno)→Grade。f例:关系S(Sno,Sname,Sphone)中，由于Sno→Grade(Sno,Sname)→Grade，因此：(Sno,Sname)→Grade。p传递函数依赖：在R(U)中，若X,Y,Z是R互不相同的属性集合，若X