数据库原理与技术 陆勤 第5章 关系数据库的规范化设计

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1、第五章关系数据库的规范化设计研究目的：针对一个具体问题，应该构造几个关系，每个关系由哪些属性组成等。5．1数据依赖5．1．1关系模式中的数据依赖关系模式R(U，D，DOM，I，F)其中：R是关系名，U是R的属性集合{A1,A1,…,An}，D是U中属性域的集合{D1,D1,…,Dn}，DOM是U到D的映射，I是完整性约束集合，F是属性间的数据依赖关系集合。1影响数据库模式设计的主要是U和F，可将关系模式简化为一个三元组：R(U，F)当且仅当U上的一个关系r满足F时，r称为关系模式R(U，F)的一个关系。25．1．2数据依赖对关系模式的影响两种依赖：函数依赖(functionalde

2、pendency，简记为FD)多值依赖(multivalueddependency，简记为MVD)例：假设学校的数据库模式由一个单一的关系模式Student构成，则该关系模式的属性集合为U＝（Sno，Sdept，Mname，Cname，Grade）其中，学生的学号(Sno)、所在系(Sdept)、系主任姓名(Mname)、课程名(Cname)和成绩(Grade)。该关系模式存在多种不良的函数依赖，不是好的关系。3这个关系模式存在4个问题：①数据冗余大：系主任名重复出现。②更新异常(更新代价大)：某系更换系主任后，系统必须修改与该系学生有关的每一个元组。③插入异常：如果一个系刚成立，

3、尚无学生，就无法把这个系及其系主任的信息存入数据库。④删除异常：如果某个系的学生全部毕业了，在删除该系学生信息的同时，把这个系及其系主任的信息也丢掉了。更新代价大4现实：①一个系有若干学生，但一个学生只属于一个系；②一个系只有一名主任；③一个学生可以选修多门课程，每门课程有若干学生选修；④每个学生所学的每门课程都有一个成绩。从上述事实可以得到属性组U上的一组函数依赖FF＝{SnoSdept，SdeptMname，(Sno,Cname)Grade}565．1．3有关概念1．函数依赖（超码）定义5.12．平凡函数依赖与非平凡函数依赖定义5．2在关系模式R(U)中，对于U的子集X和

4、Y，如果XY，但YX，则称XY是非平凡函数依赖。若YX，则称XY称为平凡函数依赖。73．完全函数依赖与部分函数依赖定义5．3在关系模式R(U)中，如果XY，并且对于X的任何一个真子集X’，都有则称Y完全函数依赖于X（侯选码），记作例：(Sno,Cname)Grade若XY，但Y不完全函数依赖于X，则称Y部分函数依赖于X，记作f8例：（Sno，Sname）Sdept4．传递函数依赖定义5．4在关系模式R(U)中，如果XY，且YX（无此约束，则XZ），且则称Z传递函数依赖于X。记作：XZPtYXYZ但95．候选码（键）7定义5.5KUf105．2范式范式是

5、符合某一种级别的关系模式的集合。关系数据库中的关系满足不同程度要求的为不同范式。主要有六种范式：第一范式、第二范式、第三范式、BC范式、第四范式和第五范式。满足最低要求的叫第一范式，简称为1NF。各种范式之间存在联系：1NF2NF3NFBCNF4NF5NF通常把某一关系模式R为第n范式简记为R∈nNF。115．2．1第一范式(1NF)定义5．6如果一个关系模式R的所有属性都是不可分的基本数据项，则R∈1NF。第一范式的关系模式并不一定是好关系模式。例如：SLC(Sno，Sdept，Sloc，Cno，Grade)其中Sloc为学生住处，假设每个系的学生住在同一个地方。12S

6、LC的码为(Sno，Cno)。函数依赖包括：1314SLC关系存在以下4个问题：①插入异常：假若要插入一个Sno＝95102，Sdeptc＝IS，Sloc=N，但还未选课的学生，即这个学生无Cno，这样的元组不能插入SLC中。②删除异常：假定某个学生只选一门课，如95022只选3号课程修了一门课。现在连3号课程他也不选修了。那么3号课程这个数据项就要删除不应删除的信息。③数据冗余度大：如果一个学生选修了10门课程，那么他的Sdept和Sloc值就要重复存储10次。④修改复杂：某个学生从数学系(MA)转到信息系(IS)，这本来只需修改此学生元组中的Sdept值。但因为关系模式SLC中

7、还含有系的住处Sloc属性，学生转系将同时改变住处，因而还必须修改元组中Sloc的值。如果这个学生选修了K门课，由于Sdept，Sloc重复存储了K次，当数据更新时必须无遗漏地修改K个元组中全部Sdept，Sloc信息。155．2．2第二范式(2NF)关系模式SLC出现上述问题的原因是Sdept，Sloc对码的部分函数依赖。为了消除这些部分函数依赖，可以采用投影分解法，把SLC分解为两个关系模式：SC(Sno，Cno，Grade)SL(Sno，Sdept，Sloc)1