数据库的规范化理论与数据.ppt

三级数据库技术三级数据库技术第7章 关系数据库的规范化理论与数据库设计本部分占总分的本部分占总分的8%8%主要内容：主要内容：规范化理论概述规范化理论概述函数依赖函数依赖关系模式分解关系模式分解数据库设计过程数据库设计过程2n了解关系模式设计的常见问题及应对措施，了解关系模式设计的常见问题及应对措施，是学习本章的前提和基础是学习本章的前提和基础n函数依赖定义、逻辑蕴含、码、函数依赖定义、逻辑蕴含、码、armstrongarmstrong公理、常用范式和关系模式分解方法考试公理、常用范式和关系模式分解方法考试重点重点n函数依赖、关系模式规范化程度和模式分函数依赖、关系模式规范化程度和模式分析等价标准是重中之重析等价标准是重中之重3n学习本章的目的：学习本章的目的：n针对具体应用，数据要存储，需要什么样的关系模式，解决关系数据库的逻辑设计问题（如何建表）n要建合适的表，需要学习规范化理论47.1 7.1 关系模式中的常见问题关系模式中的常见问题考点考点1 1 关系模式设计的常见问题关系模式设计的常见问题n已知数据库要存储已知数据库要存储 教师的姓名和地址，还要存教师的姓名和地址，还要存储教师教的课程号和课程储教师教的课程号和课程n设计的关系模式：设计的关系模式：T T（TNAME,ADDRESS,CNO,CNAME)TNAME,ADDRESS,CNO,CNAME)其中，其中，TNAME-TNAME-教师姓名，教师姓名，ADDRESS-ADDRESS-教师地址，教师地址，CNO-CNO-任教课程号，任教课程号，CNAME-CNAME-课程名称。一个教师可以教多门课程课程名称。一个教师可以教多门课程TNAMETNAMEADDRESSADDRESSCNOCNOCNAMECNAME王明王明1818栋栋302302043043机械设计机械设计刘宏刘宏2121栋栋503503056056高等数学高等数学王明王明1818栋栋302302041041管道工程管道工程李红李红1717栋栋503503002002数据结构数据结构6n该关系模式可能出现如下该关系模式可能出现如下问题：问题：n数据冗余数据冗余n更新异常更新异常（多个记录更新，（多个记录更新，容易产生数据不一致）容易产生数据不一致）n插入异常插入异常：TNAME,CNOTNAME,CNO码，码，某个教师没上课，某个教师没上课，CNOCNO为空，为空，不能插入）不能插入）n删除异常删除异常：某个教师课程：某个教师课程全部删除，教师的地址姓全部删除，教师的地址姓名信息全部删除名信息全部删除TNAMETNAMEADDRESSADDRESSCNOCNOCNAMECNAME王明王明1818栋栋302302043043机械设计机械设计刘宏刘宏2121栋栋503503056056高等数学高等数学王明王明1818栋栋302302041041管道工程管道工程李红李红1717栋栋503503002002数据结构数据结构如何设计一个好的关系模式，如何设计一个好的关系模式，需要学习规范化理论需要学习规范化理论7考题考题1 1、下列哪一条不是由于关系模式设计不当所引起的问题？、下列哪一条不是由于关系模式设计不当所引起的问题？A A）数据冗余）数据冗余 B B）插入异常）插入异常 C C）更新异常）更新异常 D D）丢失修改）丢失修改 D 2009.03D 2009.032 2、由于关系模式设计不当所引起的插入异常指的是、由于关系模式设计不当所引起的插入异常指的是A A、两个事务并发地对同一关系进行插入而造成数据库不一致、两个事务并发地对同一关系进行插入而造成数据库不一致B B、由于码值的一部分为空而不能将有用的信息作为一个元组插入到关系、由于码值的一部分为空而不能将有用的信息作为一个元组插入到关系中中C C、没经授权的用户对关系进行插入、没经授权的用户对关系进行插入D D、插入操作因为违反完整性约束条件而遭到拒绝、插入操作因为违反完整性约束条件而遭到拒绝B 2008.09 2005.09B 2008.09 2005.0983 3、下列哪些条是由于关系模式设计不当引起的问题？、下列哪些条是由于关系模式设计不当引起的问题？I I、数据冗余、数据冗余 II II、插入异常、插入异常 III III、删除异常、删除异常IVIV、丢失修改、丢失修改 V V 级联回滚级联回滚A A、仅、仅IIII和和III BIII B、仅、仅I I、IIII和和III CIII C、仅、仅I I、IVIV和和V DV D、仅、仅IIII、IIIIII和和IVIVB 2008.04B 2008.044 4、由于关系模式设计不当所引起的更新异常指的是、由于关系模式设计不当所引起的更新异常指的是A A、两个事务并发地对同一个数据项进行更新而造成数据库不一致、两个事务并发地对同一个数据项进行更新而造成数据库不一致B B、关系的不同元组中数据冗余，更新时未能同时更新有关元组而造成数、关系的不同元组中数据冗余，更新时未能同时更新有关元组而造成数据库不一致据库不一致C C、未经授权的用户对数据进行了更新、未经授权的用户对数据进行了更新D D、对数据的更新因为违反完整性约束条件而遭到拒绝、对数据的更新因为违反完整性约束条件而遭到拒绝B 2007.09B 2007.099n下列关于规范化理论的叙述中，哪一条是不正确的？下列关于规范化理论的叙述中，哪一条是不正确的？A A）规范化理论是数据库设计的理论基础）规范化理论是数据库设计的理论基础 B B）规范化理论最主要的应用是在数据库概念结构设计阶段）规范化理论最主要的应用是在数据库概念结构设计阶段 C C）规范化理论最主要的应用是在数据库逻辑结构设计阶段）规范化理论最主要的应用是在数据库逻辑结构设计阶段 D D）在数据库设计中，有时候会降低规范化程度而追求高查询）在数据库设计中，有时候会降低规范化程度而追求高查询性能性能B 2009.04B 2009.04，2008.092008.09 10考点考点2 2 函数依赖函数依赖n例例 在关系模式在关系模式R R（SNO,NAME,AGE)SNO,NAME,AGE)中，中，根据语义根据语义 一个一个SNOSNO值对应一个值对应一个AGEAGE值，不可能出现一个值，不可能出现一个SNOSNO值对应两个值对应两个AGEAGE值，我们称值，我们称 SNO SNO函数决定函数决定AGEAGE，写作，写作SNO-SNO-AGEAGE或或AGEAGE函数依赖于函数依赖于SNOSNO 如果一个如果一个AGEAGE对应一个对应一个SNO,SNO,但我们决不能认为但我们决不能认为AGEAGE函数决定函数决定SNOSNO，因为它不符合语义，因为它不符合语义 11n函数依赖定义函数依赖定义 设设R(UR(U）是属性集）是属性集U U上的一个关系模式，上的一个关系模式，X X和和Y Y均为均为U U的子集。若对于的子集。若对于R R（U U）的任一个可）的任一个可能的关系能的关系r,rr,r中不可能有两个元组在中不可能有两个元组在X X中的中的属性值相等，而在属性值相等，而在Y Y中的属性值不等，那么中的属性值不等，那么称称X X函数决定函数决定Y XY XY,Y,或或Y Y函数依赖于函数依赖于X X X X为决定因素为决定因素12一、函数依赖一、函数依赖例如：学生（例如：学生（SnoSno，SnameSname，SdeptSdept，SageSage）n由于在所有的元组中，由于在所有的元组中，SnoSno都是唯一的，因此，都是唯一的，因此，SnoSno函数确定函数确定Sname Sname 和和 Sdept Sdept。n如果规定如果规定SnameSname不能重复，那么在所有的元组不能重复，那么在所有的元组中中SnameSname也都是唯一的，可以说，也都是唯一的，可以说，SnameSname函数确函数确定定SdeptSdept，或者说，或者说，SdeptSdept函数依赖于函数依赖于SnameSname 记作：记作：Sname Sname SdeptSdeptn或者说，或者说，Sname Sname 和和 Sdept Sdept函数依赖于函数依赖于SnoSnoSno Sno Sname Sname，Sno Sno SdeptSdept13几个术语和符号几个术语和符号l如果如果 XYXY，则，则 X X 叫做叫做决定因素决定因素（DeterminantDeterminant）l如果如果 XY XY，Y X Y X，则记作：，则记作：X X Y Y l如果如果Y Y不函数依赖于不函数依赖于X X，则记作：，则记作：XYXY 14二、平凡函数依赖与非平凡函数依赖二、平凡函数依赖与非平凡函数依赖l如果如果 XYXY，但，但 Y Y X X，则称，则称 XY XY 是非平凡的函数依是非平凡的函数依赖赖l如果如果 XYXY，但，但 Y Y X,X,则称则称 XY XY 是是平凡的函数依平凡的函数依赖赖例：在关系例：在关系 SCSC（Sno,Cno,GradeSno,Cno,Grade）中，中，非平凡函数依赖：非平凡函数依赖：（Sno,CnoSno,Cno）GradeGrade 平凡函数依赖：平凡函数依赖：（Sno,CnoSno,Cno）SnoSno （Sno,CnoSno,Cno）Cno Cno15三、完全函数依赖与部分函数依赖三、完全函数依赖与部分函数依赖定义定义5.2 5.2 在关系模式在关系模式 R R（U U）中，如果）中，如果XYXY，并且对于，并且对于 X X 的任何一个的任何一个真子集真子集XX，都有，都有 X YX Y,则称则称 Y Y 完全函数依赖于完全函数依赖于 X X，记作：，记作：X X F F Y Y 若若XYXY，但，但Y Y不完全函数依赖于不完全函数依赖于X X，则称，则称 Y Y 部分函数依部分函数依赖于赖于X X，记作：，记作：X X P P Y Y16三、完全函数依赖与部分函数依赖三、完全函数依赖与部分函数依赖例例:在关系在关系 SCSC（SnoSno，Cno Cno，Grade Grade）中，中，用用X X 表示表示（SnoSno，Cno Cno），），用用Y Y 表示表示 GradeGrade，那么，那么，（SnoSno，Cno Cno）Grade Grade但是但是 Sno GradeSno Grade，Cno GradeCno Grade，因此因此 （SnoSno，Cno Cno）F F GradeGrade 17四、传递函数依赖四、传递函数依赖定义定义5.3 5.3 在关系模式在关系模式R(U)R(U)中，如果中，如果XYXY，YZYZ，且，且Y Y X X，YXYX，则称，则称 Z Z 传递函数依赖传递函数依赖于于X X。注注:如果如果YXYX，即即 XYXY，则称，则称Z Z 直接函数依赖直接函数依赖于于X X。例例:在关系在关系 Std Std（Sno,Sdept,MnameSno,Sdept,Mname）中，有：）中，有：Sno SdeptSno Sdept，Sdept MnameSdept Mname Mname Mname 传递函数依赖于传递函数依赖于SnoSno18五、函数依赖的逻辑蕴含五、函数依赖的逻辑蕴含n设设RR是一个关系模式，是一个关系模式，X,YX,Y是是U U中属性组，中属性组，F F是函数依是函数依赖集，若在赖集，若在RR的任何一个满足的任何一个满足F F中函数依赖的关系中函数依赖的关系r r上，上，都有函数依赖都有函数依赖X-YX-Y成立，则称成立，则称F F逻辑蕴含逻辑蕴含X-YX-Y（F F推导出推导出X-X-Y)Y)n例如例如 关系模式关系模式S(SNO,NAME,AGE,DNO,DEAN),S(SNO,NAME,AGE,DNO,DEAN),其属性组上的其属性组上的函数依赖集为函数依赖集为 F=SNO-NAME,SNO-AGE,SNO-DNO,DNO-DEAN F=SNO-NAME,SNO-AGE,SNO-DNO,DNO-DEAN SNO-DEAN SNO-DEAN就是就是F F所逻辑蕴含所逻辑蕴含(推导出）的一个函数依赖推导出）的一个函数依赖在关系模式在关系模式RR中为中为F F所逻辑蕴含的函数依赖全体称为所逻辑蕴含的函数依赖全体称为F F闭闭包，包，F+F+19 码码定义定义 n设设 K K 为关系模式为关系模式 R R中的属性或属性组合。若中的属性或属性组合。若 K K U U，并且不存在并且不存在K K的真子集决定的真子集决定U U，则，则 K K 称为称为 R R 的一个的一个侯选码侯选码(Candidate Key)(Candidate Key)。若关系模式。若关系模式 R R 有多个候选码，则选定其中有多个候选码，则选定其中的一个做为的一个做为主码主码（Primary keyPrimary key）。）。n主属性与非主属性主属性与非主属性n全码（全码（ALL KEYALL KEY）：主码为关系模式所有属性）：主码为关系模式所有属性20n例：关系模式例：关系模式CSZ(CITY,ST,ZIP)CSZ(CITY,ST,ZIP)其属性组其属性组上的函数依赖为上的函数依赖为 F=F=（CITY,ST)-ZIP,ZIP-CITYCITY,ST)-ZIP,ZIP-CITY 推导后推导后(CITY,ST)(CITY,ST)和（和（ST,ZIP)ST,ZIP)为候选码，所为候选码，所以以CITY,ST,ZIPCITY,ST,ZIP都是主属性都是主属性 21ArmstrongArmstrong公理系统（推理规则）公理系统（推理规则）n设设F F是属性组是属性组U U上的一组函数依赖，有如下上的一组函数依赖，有如下推理规则推理规则n自反律：若Y X U,则X-Y为F逻辑蕴含（推导出）n增广律:若X-Y为F逻辑蕴含，且Z U,则XZ-YZ为F逻辑蕴含n传递律：若X-Y及Y-Z为F所逻辑蕴含，则X-Z为F所逻辑蕴含22n例：关系模式例：关系模式CSZ(CITY,ST,ZIP)CSZ(CITY,ST,ZIP)其属性组其属性组上的函数依赖为上的函数依赖为 F=F=（CITY,ST)-ZIP,ZIP-CITYCITY,ST)-ZIP,ZIP-CITY证明证明(ST,ZIP)(ST,ZIP)是候选码是候选码 1 1、ZIP-CITY FZIP-CITY F中已知中已知 2 2、(ST,ZIP)-(ST,CITY)(ST,ZIP)-(ST,CITY)增广律增广律 3 3、（、（ST,ZIP)-(ST,CITY,ZIP)ST,ZIP)-(ST,CITY,ZIP)增广律增广律23ArmstrongArmstrong的推论的推论n合并规则：合并规则：X-Y,Y-Z,X-Y,Y-Z,则则X-YZX-YZn伪传递规则：伪传递规则：X-Y,WY-Z,X-Y,WY-Z,则则XW-ZXW-Zn分解规则：分解规则：X-Y,Z X-Y,Z Y,Y,则则X-ZX-Z关系模式码的确定关系模式码的确定1 1、找出、找出F F集合的所有决定因素，即集合的所有决定因素，即-左边属左边属性，组合为性，组合为U1U12 2、从、从U1U1中找出最小属性组中找出最小属性组K K，使，使K-UK-U则则K K为候选码，再找出其他候选码为候选码，再找出其他候选码24考题考题1 1、下列哪一条不属于、下列哪一条不属于ArmstrongArmstrong公理系统中公理系统中的基本推理规则？的基本推理规则？A A、若、若Y Y X,X,则则X-YX-YB B、若、若X-YX-Y，则，则XZ-YZXZ-YZC C、若、若X-Y,X-Y,且且Z Z Y,Y,则则X-ZX-ZD D、若、若X-YX-Y，且，且Y-ZY-Z，则，则X-ZX-ZA A 自反律自反律 B B 增广律增广律 C C分解律分解律 D D 传递律传递律C 2009.03C 2009.03252 2、ArmstrongArmstrong公理系统中的增广律的含义公理系统中的增广律的含义:设设RR是一个是一个关系模式，关系模式，X,YX,Y是是U U中属性组，若中属性组，若X-YX-Y为为F F所逻辑蕴含，且所逻辑蕴含，且Z Z U U，则【，则【1 1】为】为F F所逻辑蕴含所逻辑蕴含XZ-ZY 2008.09XZ-ZY 2008.093 3、下列关于部分函数依赖的叙述中，哪条是正确的？、下列关于部分函数依赖的叙述中，哪条是正确的？A A、若、若X-Y,X-Y,且存在且存在Y Y的真子集的真子集Y,X-Y,Y,X-Y,则则Y Y对对X X部分函数依赖部分函数依赖B B、若、若X-Y,X-Y,且存在且存在Y Y的真子集的真子集Y,X-Y,Y,X-Y,则则Y Y对对X X部分函数依赖部分函数依赖C C、若、若X-Y,X-Y,且存在且存在X X的真子集的真子集XX，X-Y,X-Y,则则Y Y对对X X部分函数依赖部分函数依赖D D、若、若X-Y,X-Y,且存在且存在X X的真子集的真子集XX，X-Y,X-Y,则则Y Y对对X X部分函数依赖部分函数依赖C 2007.09C 2007.09263 3、设有关系模式、设有关系模式R R（B B，C C，M M，T T，A A，G G），），根据语义有如下函数依赖集：根据语义有如下函数依赖集：F=B-F=B-C,(M,T)-B,(M,C)-T,(M,A)-T,(A,B)-C,(M,T)-B,(M,C)-T,(M,A)-T,(A,B)-G,G,关系模式关系模式R R的码是【的码是【1 1】（1 1）取出函数依赖的左部，）取出函数依赖的左部，B,M,T,C,AB,M,T,C,A(2)(2)找出最小组合决定其他属性，找出最小组合决定其他属性，M M，A A274 4、下列关于函数依赖的叙述中，哪一条是不正确的？、下列关于函数依赖的叙述中，哪一条是不正确的？A A、若、若X-Y,Y-Z,X-Y,Y-Z,则则X-ZX-ZB B、若、若X-Y,YX-Y,Y Y,Y,则则X-YX-YC C、若、若X-Y,XX-Y,X X,X,则则X-YX-YD D、若、若XX X,X,则则X-XX-XA A 传递传递 B B 分解分解 D D 自反律自反律C 2007.04C 2007.045 5、下列关于关系模式的码和外码的叙述中，哪些是正确的、下列关于关系模式的码和外码的叙述中，哪些是正确的I I 主码可以是单个属性，也可以是属性组主码可以是单个属性，也可以是属性组II II 外码可以是单个属性，也可以是属性组外码可以是单个属性，也可以是属性组III III 一个关系模式的主码与该关系模式的任何一个外码的交一定为空一个关系模式的主码与该关系模式的任何一个外码的交一定为空IV IV 一个关系模式的主码与该关系模式的所有外码的并一定包含了该关系一个关系模式的主码与该关系模式的所有外码的并一定包含了该关系模式的所有属性模式的所有属性A A）I I和和II BII B）I I、IIII和和III CIII C）I I、IIII和和IV DIV D）I I、IIIIII和和IVIVA A 286 6、下列关于关系模式的码的叙述中，哪一项是不正确的？、下列关于关系模式的码的叙述中，哪一项是不正确的？AA）当候选码多于一个时，选定其中一个作为主码）当候选码多于一个时，选定其中一个作为主码BB）主码可以是单个属性，也可以是属性组）主码可以是单个属性，也可以是属性组CC）不包含在主码中的属性称为非主属性）不包含在主码中的属性称为非主属性DD）若一个关系模式中的所有属性构成码，则称为全码）若一个关系模式中的所有属性构成码，则称为全码C C 不包含在任何码中的属性不包含在任何码中的属性29考点考点3 1NF3 1NF、2NF,3NF,BCNF2NF,3NF,BCNFn关系模式的规范化：解决插入、删除和更关系模式的规范化：解决插入、删除和更新异常，尽量消除数据冗余，消除不合适新异常，尽量消除数据冗余，消除不合适的数据依赖的数据依赖 这就要求关系模式应该满足一定的条件这就要求关系模式应该满足一定的条件 关系模式满足不同的条件，称为不同的范关系模式满足不同的条件，称为不同的范式式30n1NF1NF范式范式 如果关系模式如果关系模式R R的所有的所有属性都是不可再分解属性都是不可再分解的，则称的，则称R R属于第一范式，简称属于第一范式，简称1NF1NF，记做，记做R1NFR1NF。满足满足1NF1NF的关系为规范化的关系，否则为非规的关系为规范化的关系，否则为非规范化的关系范化的关系1NF1NF的模式是关系数据库的最基本要求，不是的模式是关系数据库的最基本要求，不是理想的模式，可能存在部分函数依赖，存理想的模式，可能存在部分函数依赖，存在冗余和更新异常在冗余和更新异常31n例如：学生关系例如：学生关系S S（学号，姓名，成绩），其中属（学号，姓名，成绩），其中属性成绩又分为英语、数学和语文三个数据项，性成绩又分为英语、数学和语文三个数据项，由由于存在属性再分，所以关系模式于存在属性再分，所以关系模式S S不是不是1NF1NF，即，即S1NFS1NFn例题：下列关于例题：下列关于1NF1NF的叙述中，哪条不正确的叙述中，哪条不正确A A、满足、满足1NF1NF中的关系可以包含复合属性中的关系可以包含复合属性B B、满足、满足1NF1NF中的关系不可以包含复合属性中的关系不可以包含复合属性C C、满足、满足1NF1NF的关系称为规范化关系，否则称为非规的关系称为规范化关系，否则称为非规范化关系范化关系D D、不满足、不满足1NF1NF的数据库模式不能称为关系数据库的数据库模式不能称为关系数据库A A32n2NF2NF 关系模式关系模式R1NFR1NF，且每个，且每个非主属性完全依赖于码非主属性完全依赖于码，则称，则称R R属属于于2NF2NF判断关系是否属于判断关系是否属于2NF2NF关系关系SC(Sno,Cno,Grade,Sdept)SC(Sno,Cno,Grade,Sdept)F=(Sno,Cno)-Grade,Sno-Sdept F=(Sno,Cno)-Grade,Sno-Sdept判断步骤判断步骤(1)(1)：找出所有候选码找出所有候选码，SCSC只有一个候选码只有一个候选码（Sno,Cno)Sno,Cno)(2)(2)确定非主属性确定非主属性，Grade,SdeptGrade,Sdept是关系是关系SCSC的非主属性的非主属性(3(3）看非主属性对码的函数依赖情况看非主属性对码的函数依赖情况：GradeGrade完全依赖码，完全依赖码，SdeptSdept依赖于依赖于Sno,Sno,部分依赖码，所以部分依赖码，所以SCSC不是不是2NF2NF如何变为如何变为2NF,2NF,分为两个表，分为两个表，SG(Sno,Cno,Grad)SG(Sno,Cno,Grad)和和S S（Sno,Sdept)Sno,Sdept)33n例题例题 判断关系判断关系S S是否属于是否属于2NF2NF范式范式 S S（SNO,NAME,AGE,DNO,DEAN)SNO,NAME,AGE,DNO,DEAN)F=SNO-NAME,SNO-AGE,SNO-DNO,DNO-DEANF=SNO-NAME,SNO-AGE,SNO-DNO,DNO-DEAN)(1)(1)找所有候选码：找所有候选码：F F的左部（的左部（SNO,DNO),SNO,DNO),码为最小的码为最小的属性集，属性集，SNOSNO决定其他所有属性，所以决定其他所有属性，所以SNOSNO为码为码（2 2）显然非主属性完全依赖）显然非主属性完全依赖SNOSNO，所以，所以S S属于属于2NF2NF但关系但关系S S由于存在传递依赖，仍然存在冗余、更新，由于存在传递依赖，仍然存在冗余、更新，插入和删除异常插入和删除异常如何消除传递依赖，关系分解如何消除传递依赖，关系分解SI(SNO,NAME,AGE,DNO)SI(SNO,NAME,AGE,DNO)DEPT(DNO,DEAN)DEPT(DNO,DEAN)变为变为3NF3NF34n3NF3NF 若关系模式若关系模式R2NF,R2NF,并且每个非主属性都不并且每个非主属性都不传递依赖于码，则称传递依赖于码，则称R R属于属于3NF3NF 每个非主属性既不部分依赖码也不传递依赖每个非主属性既不部分依赖码也不传递依赖码码 不存在非主属性依赖于非主属性不存在非主属性依赖于非主属性35考题考题1 1、有关系模式有关系模式P(C,S,T,R,G),P(C,S,T,R,G),根据语义根据语义F=C-T,ST-R,TR-C,SC-GF=C-T,ST-R,TR-C,SC-G 关系模式关系模式P P的规范化程度最高达到（）的规范化程度最高达到（）2004.92004.9A A、1NF B1NF B、2NF C2NF C、3NF D3NF D、BCNF)BCNF)候选码：候选码：F F每个函数依赖左部集合（每个函数依赖左部集合（C C，S,T,R)S,T,R)(ST)(ST)为码为码(SC(SC为码为码)不存在部分依赖和传递依赖，所以是不存在部分依赖和传递依赖，所以是3NF3NF，不是，不是BCNFBCNF2 2、设有关系模式、设有关系模式R(A,B,C),R(A,B,C),根据语义有如下函数依赖根据语义有如下函数依赖F=A-B,(B,C)-A),F=A-B,(B,C)-A),关系模式关系模式R R的规范化程度最高达到的规范化程度最高达到()2006.4()2006.4A A、1NF B1NF B、2NF C2NF C、3NF D3NF D、4NF4NF码为码为(B,C),(A,C),(B,C),(A,C),不存在非主属性，所以最高为不存在非主属性，所以最高为3NF3NF，4NF4NF为多值依赖为多值依赖36nBCNFBCNF 若关系模式若关系模式R1NFR1NF，且对于每个非平凡函数，且对于每个非平凡函数依赖依赖X-Y,XX-Y,X必须包含码，则必须包含码，则R R属于属于BCNFBCNF 其中其中Y Y不一定是非主属性不一定是非主属性判断判断BCNFBCNF，只要决定因素包含码就可以了，只要决定因素包含码就可以了一个关系只有两个属性，必定为一个关系只有两个属性，必定为BCNFBCNF范式范式在函数依赖中，在函数依赖中，BCNFBCNF达到最高规范化程度达到最高规范化程度37n例例 CSZ(CITY,ST,ZIP)CSZ(CITY,ST,ZIP)F=F=（CITY,ST)-ZIP,ZIP-CITYCITY,ST)-ZIP,ZIP-CITYCSZCSZ是否属于是否属于BCNFBCNF（1 1）找码：）找码：F F的左部（的左部（CITY,ST,ZIP)CITY,ST,ZIP)，两两组合，两两组合（CITY,ST),(CITY,ZIP),(ST,ZIP),CITY,ST),(CITY,ZIP),(ST,ZIP),显示显示（CITY,ST)CITY,ST)和（和（ST,ZIPST,ZIP）为码，）为码，没有主属性没有主属性所以所以CSZCSZ至少为至少为3NF3NF由于由于ZIP-CITY,ZIP-CITY,决定因素不包含码，所以不属于决定因素不包含码，所以不属于BCNFBCNF38考题考题1 1、有关系模式、有关系模式P(C,S,T,R),P(C,S,T,R),根据语义有如下函数依赖集，根据语义有如下函数依赖集，F=C-T,ST-F=C-T,ST-R,TR-CR,TR-C(1)(1)关系模式关系模式P P的规范化程度最高达到的规范化程度最高达到 2008.09 2008.09A A、1NF B1NF B、2NF C 2NF C、3NF D3NF D、BCNFBCNF分析：找码分析：找码 F F左部（左部（C,S,T,R)C,S,T,R)码为（码为（S,T)(S,C)S,T)(S,C)，非主属性，非主属性 R R3NF3NF（2 2）现将关系模式）现将关系模式P P分解为两个关系模式分解为两个关系模式P1(C,T,R),P2(C,S),P1(C,T,R),P2(C,S),那么这个那么这个分解分解A A、不具有无损连接性，不保持函数依赖、不具有无损连接性，不保持函数依赖B B、具有无损连接性，不保持函数依赖、具有无损连接性，不保持函数依赖C C、不具有无损连接性，保持函数依赖、不具有无损连接性，保持函数依赖D D、具有无损连接性，且保持函数依赖、具有无损连接性，且保持函数依赖392 2、有关系模式、有关系模式R(S,T,C,D,G),R(S,T,C,D,G),根据语义有如下函数依赖集，根据语义有如下函数依赖集，F=(S,C)-T,C-D,(S,C)-G,T-C 2008.04F=(S,C)-T,C-D,(S,C)-G,T-C 2008.04(1)(1)关系模式关系模式R R的候选码的候选码 A A、只有、只有1 1个，为（个，为（S,C)BS,C)B、只有、只有1 1个，为（个，为（S,TS,T）C C、有、有2 2个，为（个，为（S,C)S,C)和和(S,T)D(S,T)D、有、有2 2个，为（个，为（S,C)S,C)和和T T分析：找码分析：找码,F,F的左部（的左部（S,C,T),S,C,T),左部最小组合确定码，左部最小组合确定码，S,C,S,C,单个属性不为码，两个属性组合（单个属性不为码，两个属性组合（S,C)S,C)为码，为码，(S,T)(S,T)为码为码C C（2 2）关系模式规范化程度最高达到）关系模式规范化程度最高达到A A、1NF B1NF B、2NF C2NF C、3NF D3NF D、BCNFBCNF由于由于C-DC-D，非主属性局部依赖码，所以为，非主属性局部依赖码，所以为1NF1NF403 3、有关系模式、有关系模式P P（A,B,C,D,E,F,G,H,I,J)A,B,C,D,E,F,G,H,I,J)F=ABD-E,AB-G,B-F,C-J,C-I,G-HF=ABD-E,AB-G,B-F,C-J,C-I,G-H关系模式关系模式P P的码是的码是A A）（）（A A，B B，C C）B B（A A，B B，D D）C C）（）（A A，C C，D D，G G）D D（A A，B B，C C，D D）分析：分析：F F的左部（的左部（ABCDG)ABCDG)根据答案，根据答案，(A,B,C),(A,B,C),(A,B,D)(A,B,D)和（和（A,C,D,G)A,C,D,G)都不能决定其他属性，只有都不能决定其他属性，只有(A,B,C,D)(A,B,C,D)才能决定才能决定其他属性其他属性D D（5656）关系模式）关系模式P P的规范化程度最高达到的规范化程度最高达到A A）1NF B1NF B）2NF2NFC C）3NF D3NF D）BCNFBCNF存在非主属性部分依赖码存在非主属性部分依赖码A A41考点考点4 4 多值依赖和多值依赖和4NF4NF42多值依赖与第四范式（多值依赖与第四范式（4NF4NF）例:学校中某一门课程由多个教师讲授，他们使用相同的一套参考书。关系模式Teaching(C,T,B)课程C、教师T 和 参考书B43课课程程C教教员员T参参考考书书B物理物理数学数学计算数学计算数学李李勇勇王王军军李李勇勇张张平平张张平平周周峰峰普通物理学普通物理学光学原理光学原理物理习题集物理习题集数学分析数学分析微分方程微分方程高等代数高等代数数学分析数学分析44普通物理学普通物理学光学原理光学原理物理习题集物理习题集普通物理学普通物理学光学原理光学原理物理习题集物理习题集数学分析数学分析微分方程微分方程高等代数高等代数数学分析数学分析微分方程微分方程高等代数高等代数李李 勇勇李李 勇勇李李 勇勇王王 军军王王 军军王王 军军李李 勇勇李李 勇勇李李 勇勇张张 平平张张 平平张张 平平 物物 理理物物 理理物物 理理物物 理理物物 理理物物 理理数数 学学数数 学学数数 学学数数 学学数数 学学数数 学学 参考书参考书B B教员教员T T课程课程C C用二维表表示用二维表表示TeachingTeaching 45多值依赖与第四范式（续）多值依赖与第四范式（续）nTeachingBCNF:TeachingBCNF:nTeachTeach具有唯一候选码具有唯一候选码(C(C，T T，B)B)，即全码即全码nTeachingTeaching模式中存在的问题模式中存在的问题(1)(1)数据冗余度大：有多少名任课教师，参考书就数据冗余度大：有多少名任课教师，参考书就要存储多少次要存储多少次 46一、多值依赖一、多值依赖 设设R(U)R(U)是一个属性集是一个属性集U U上的一个关系模式，上的一个关系模式，X X、Y Y和和Z Z是是U U的子集，并且的子集，并且Z ZU UX XY Y，多值依赖多值依赖 XYXY成立当且仅成立当且仅当对当对R R的的任一关系任一关系r r，r r在（在（X X，Z Z）上的每个值对应一组）上的每个值对应一组Y Y的值，这组值仅仅决定于的值，这组值仅仅决定于X X值而与值而与Z Z值无关值无关 例例 Teaching Teaching（C,T,BC,T,B）对于对于C C的每一个值，的每一个值，T T有一组值与之对应，而不论有一组值与之对应，而不论B B取何取何值值47多值依赖（续）多值依赖（续）n平凡多值依赖和非平凡的多值依赖平凡多值依赖和非平凡的多值依赖n若XY，而Z，则称 XY为平凡的多值依赖n否则称XY为非平凡的多值依赖48多值依赖的性质多值依赖的性质（1 1）多值依赖具有对称性）多值依赖具有对称性 若XY，则XZ，其中ZUXY 多值依赖的对称性可以用完全二分图直观地表示出来。（2 2）多值依赖具有传递性）多值依赖具有传递性 若XY，YZ，则XZ-Y49多值依赖（续）多值依赖（续）（3 3）函数依赖是多值依赖的特殊情况。）函数依赖是多值依赖的特殊情况。若若XYXY，则，则XYXY。（4 4）若）若XYXY，XZXZ，则，则XYXY Z Z。（5 5）若）若XYXY，XZXZ，则，则XYZXYZ。（6 6）若）若XYXY，XZXZ，则，则XY-ZXY-Z，XZ-YXZ-Y。50多值依赖与函数依赖的区别多值依赖与函数依赖的区别(1)(1)有效性有效性n多值依赖的有效性与属性集的范围有关多值依赖的有效性与属性集的范围有关若XY在U上成立，则在W（X Y W U）上一定成立；反之则不然，即XY在W（W U）上成立，在U上并不一定成立n多值依赖的定义中不仅涉及属性组 X和 Y，而且涉及U中其余属性Z。n一般地，在R（U）上若有XY在W（W U）上成立，则称XY为R（U）的嵌入型多值依赖51多值依赖与函数依赖的区别多值依赖与函数依赖的区别n只要在只要在R R（U U）的任何一个关系）的任何一个关系r r中，元组在中，元组在X X和和Y Y上上的值满足定义函数依赖，的值满足定义函数依赖，则函数依赖则函数依赖XYXY在任何属性集在任何属性集W W（X Y X Y W W U U）上成立上成立。52多值依赖（续）多值依赖（续）(2)(2)n若函数依赖XY在R（U）上成立，则对于任何Y Y均有XY 成立n多值依赖XY若在R(U)上成立，不能断言对于任何Y Y有XY 成立53第四范式（第四范式（4NF4NF）n关系模式关系模式RUR1NFF1NF，如果对于，如果对于R R的每个非平凡的每个非平凡多值依赖多值依赖XYXY（Y Y X X），），X X都含有候选码，则都含有候选码，则R4NFR4NF。（XYXY）n如果如果R 4NFR 4NF，则则R BCNFR BCNF 不允许不允许有非平凡且非函数依赖的有非平凡且非函数依赖的多值依赖多值依赖 允许允许的是的是函数依赖函数依赖（是非平凡多值依赖）（是非平凡多值依赖）注意注意 4NF 4NF针对多值依赖针对多值依赖54第四范式（续）第四范式（续）例：例：Teach(C,T,B)4NF Teach(C,T,B)4NF 存在非平凡的多值依赖存在非平凡的多值依赖CTCT，且，且C C不是