SQLServer第3章关系数据库的规范化设计

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1、第5章关系模式的规范化设计主要内容问题提出函数依赖关系模式的分解关系模式的范式2021/7/171本章重要概念(1)关系模式的冗余和异常问题。(2)FD的定义、逻辑蕴涵、闭包、推理规则、与关键码的联系；平凡的FD；属性集的闭包；推理规则的正确性和完备性；FD集的等价；最小依赖集。(3)无损分解的定义、性质、测试；保持依赖集的分解。(4)关系模式的范式：1NF，2NF，3NF，BCNF。分解成2NF、3NF模式集的算法。2021/7/172前言关系数据库的规范化设计是指面对一个现实问题,如何选择一个比较好的关系模式集合，即应该构造几个关系模式，每个关系由哪些属性组成。规范化设计理论主要包括三个

2、方面的内容：数据依赖、范式和模式设计方法。其中数据依赖起着核心的作用。数据依赖研究数据之间的联系，范式是关系模式的标准，模式设计方法是自动化设计的基础。规范化设计理论对关系数据库结构的设计起着重要的作用。2021/7/173例4.1设有一个关系模式R（TNAME，ADDRESS，CNO，CNAME），其属性分别表示教师姓名、教师地址、任教课程的编号和课程名。TNAMEADDRESSCNOCNAMEt1a1c1n1t1a1c2n2t1a1c3n3t2a2c4n4t2a2c5n2t3a3c6n4关系模式R的实例在数据库设计中，如果一个关系模式设计得不好，就会出现像文件系统一样的数据冗余、异常、不

3、一致等问题。关系模式的冗余和异常问题(1)2021/7/174关系模式的冗余和异常问题(2)该模式出现的问题有：(1)数据冗余:如果一个教师教几门课程，那么这个教师的地址就要重复几次存储。(2)操作异常:由于数据的冗余，在对数据操作时会引起各种异常：①修改异常。例如教师t1教三门课程，在关系中就会有三个元组。如果他的地址变了，这三个元组中的地址都要改变。若有一个元组中的地址未更改，就会造成这个教师的地址不惟一，产生不一致现象。②插入异常。如果一个教师刚调来，尚未分派教学任务，那么要将教师的姓名和地址存储到关系中去时，在属性CNO和CNAME上就没有值（空值）。在数据库技术中空值的语义是非常复

4、杂的，对带空值元组的检索和操作也十分麻烦。③删除异常。如果在图4.1中要取消教师t3的教学任务，那么就要把这个教师的元组删去，同时也把t3的地址信息从表中删去了。这是一种不合适的现象。2021/7/175关系模式的冗余和异常问题(3)TNAMEADDRESSTNAMECNOCNAMEt1a1t1c1n1t2a2t1c2n2t3a3t1c3n3t2c4n4t2c5n2t3c6n4图4.2关系模式分解的实例（a）关系模式R1的实例（b）关系模式R2的实例可以说，关系模式R不是一个好的模式。一个“好”的模式应当不会发生插入异常、删除异常、更新异常，数据冗余应尽量少。规范化原则：“关系模式有操作异常

5、或冗余问题，就分解它。”是否算最佳分解？那末，什么样的关系模式是最优的？标准是什么？如何实现？2021/7/176本章的符号约定英文字母表首部的大写字母“A，B，C，D，…”表示单个属性。英文字母表尾部的大写字母“…，U，V，W，X，Y，Z”表示属性集。大写字母R表示关系模式，小写字母r表示其关系。属性集{A1，A2，…，An}简记为A1A2…An。属性集X和Y的并集X∪Y简记为XY。X∪{A}简写为XA或AX。一般地，我们设计关系数据库模式时，要注意三方面的问题：⑴必须从语义上摸清这些数据联系（实体联系和属性联系）。⑵尽可能的将互相依赖密切的属性构成单独模式。⑶切忌把依赖关系不密切、特别是

6、具有“排它”性的属性硬凑到一起。2021/7/1775.2函数依赖主要内容函数依赖的定义FD的逻辑蕴含FD的推理规则FD和关键码的联系属性集的闭包FD集的最小依赖集2021/7/178函数依赖的定义(1)函数依赖是属性间基本的一种依赖，它是关键码概念的推广。定义5.1设有关系模式R(U)，X和Y是属性集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，则称X函数确定Y或Y函数依赖（FunctionalDependency，简记为FD）于X，记作X→Y。FD是对关系模式R的一切可能的关系r定义的。对于r的任意两个元组，如果X值相同，

7、则要求Y值也相同，即对一个X值有唯一个Y值与之对应。该定义类似于数学中的单值函数定义。ABCDABCDa1b1c1d1a1b1c1d1a1b1c2d2a1b2c2d2a2b2c3d3a2b2c3d3a3b1c4d4a3b2c4d4在图中，左边图有：A→B右边图没有：A→B函数依赖只能根据语义来确定。如姓名→年龄只有在该部门没有同名人的条件下是函数依赖。2021/7/179函数依赖的定义(2)例5.2有一个关于