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《数据库系统原理及应用 丁忠俊 第四章 关系数据库理论.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。
1、第四章关系数据库设计理论第一节概述一、关系DB设计理论的主要内容1、解决的主要问题从理论上来讲，如何设计一个比较好的关系模式的集合？2、本章的主要内容三方面的内容：数据依赖（函数依赖、关键字、函数依赖的推理规则）关系模式的分解（两种特性：无损联接性和保持依赖性）范式理论（1NF-5NF）其中：数据依赖是基础。即：范式理论和关系模式的分解都是建立在数据依赖的概念基础之上。二、关系模式使用中的异常问题例:设有关系模式R（TNAME，ADDR，C#，CNAME）（分别为：教师名，地址，课程号，课程名）其关系如下：T
2、NAMEADDRC#CNAMEt1t1t1t2t2t3a1a1a1a2a2a3c1c2c3c4c5c6n1n2n3n4n2n4R现实世界的事实可知：一个教师只有一个地址一个教师可讲若干课程每门课程只有一个教师任教R的侯选关键字为:(TNAME,C#)在使用过程中会存在以下问题：（1）数据冗余：当一个教师若讲多门课程，则其地址值会重复存储多次。数据冗余：同一个数据重复存储。数据冗余会引起：①浪费存储空间；②造成修改数据不一致性。（2）更新操作异常①修改异常：由数据冗余引起的。如上例：t1教师讲了三门课，其地址值
3、a1重复存储了三次；若t1搬家，则它的地址值必须修改三处值，若只修改一处，则会产生修改不一致性。②插入异常：指该插入的数据而不能插入到关系中。如：新增加一个教师，但尚未分配讲课任务，则不能将其姓名和地址值插入到R中。原因：R的候选关键字（TNAME，C#）中，C#为空值。即：候选关键字中主属性为空或部分为空的元组违反了实体完整性原则。③删除异常：指不该从关系中删除的数据被删除了。如：若要把原来上过课，但目前未上课的教师的所有元组删去，则将该教师的姓名和地址信息也从R中删除了。注：DB的更新操作异常和数据冗余在
4、网状，层次，面向对象的模型也存在。什么原因使得关系产生操作异常和数据冗余呢？原因：关系模式中的属性之间依赖问题；这就是引入属性之间函数依赖的原因。现在采用函数依赖的概念，利用分解方法，将R分解两个等价的关系：R1（TNAME，ADDR）R2（TNAME，C#，CNAME）TNAMEADDRt1t2t3a1a2a3TNAMEC#CNAMEt1t1t1t2t2t3c1c2c3c4c5c6n1n2n3n4n2n4数据冗余大减，上述情况的异常消除。关系模式如何分解；分解到一个什么程度为好？将是本章讨论的问题。R1R2
5、第二节函数依赖一、函数依赖（FunctionalDependency简称FD）的定义定义1：设有关系模式R（U），U={A1，A2，…，An}，，若对R的所有具体关系r都存在：对于每一个X值，都有唯一的Y值与之对应，则称X函数决定Y；或说Y函数依赖于X，记为：定义2：设有关系模式R(A1,A2,…,An),和均{A1,A2,…,An}的子集，r是R的任一具体的关系(R-型,r值),t1和t2是r中任意两个元组,若由导致,则称函数决定,或说函数依赖于,记为：注：(1)FD是对R一切可能的当前值r定义的，不是针对
6、某个特定关系。(2)FD是语义范畴的概念，只有通过属性之间的语义来确定是否存在函数依赖关系，不能用数学方法推导或证明。它是现实世界中属性之间客观存在或设计者人为强制相结合的产物。例:若设计者限定：无同名同姓；则：姓名→年龄（反之：年龄姓名），若有同名同姓：则，姓名年龄。(3)中，称为决定的因素，只要取一个值，则有唯一的值与之对应。二、函数依赖与属性间联系的关系设关系模式R，，则：(1)如果，之间是1-1联系，则存在：和，即，相互函数依赖记为。(2)如果,之间是m-1联系，则存在,。(3)如果X,Y之间是n-m
7、联系，则X,Y之间不存在函数依赖，即，.结论：根据关系r当前值，可从属性间的联系入手来决定函数依赖是否存在。例：已知关系r如下ABCDEa1a1a2a2b1b2b1b1c1c2c3c4d1d2d3d3e1e1e1e1r下列函数依赖中，关系r满足哪些依赖？a、A→Bb、(A,B)→Dc、C→(B,D,E)d、E→Ae、A→E三、关键字（键、码）用FD概念精确定义关键字定义：设关系模式R（A1，A2，…，An），F是R上的函数依赖集，X是（A1，A2，…，An）的一个子集，如果：（1）X→A1，A2，…，An且（
8、2）在X中不存在真子集Y，使得Y→A1，A2，…，An成立，则称X是R的候选关键字。注：条件（1）表示X能唯一决定一个元组。条件（2）表示X是满足（1）而无多余的属性集。例：关系模式R（学号，姓名，性别，年龄）中，按语义：学号→姓名学号→性别学号→年龄∵学号→（学号，姓名，性别，年龄）∴学号是R一个候选关键字。也可说明：（学号，姓名）也可决定R中的全部属性，但（学号，姓名）不是候选关键字。∵（学号，
