关系数据库规范化理论.ppt

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1、关系数据库规范化理论,1 函数依赖1.1函数依赖基本概念1.2一些术语和符号1.3 为什么要讨论函数依赖 2 关系规范化 2.1 关系模式中的码2.2 范式,1.1 函数依赖基本概念,数据的语义不仅表现为完整性约束，对关系模式的设计也提出了一定的要求。如何构造一个合适的关系模式，应构造几个关系模式，每个关系模式由哪些属性组成等，都是数据库设计问题，确切地讲是关系数据库的逻辑设计问题。省=f(城市)：只要给出一个具体的城市值，就会有唯一一个省值和它对应，把X函数决定Y，或Y函数依赖于X表示为：XY如果有关系模式R(A1,A2,An)，X和Y为A1,A2,An的子集，则对于关系R中的任意一个X值，

2、都只有一个Y值与之对应，则称X函数决定Y，或Y函数依赖于X。,示例,例1：对学生关系模式 Student（Sno, Sname, Sdept, Sage）有以下依赖关系：,SnoSname, SnoSdept, SnoSage,例2： 对学生选课关系模式SC（Sno, Cno, Grade）,（Sno, Cno）Grade,函数依赖定义,设有关系模式R(A1,A2,An)，X和Y均为A1,A2,An的子集，r是R的任一具体关系，t1、t2是r中的任意两个元组；如果由t1X=t2X可以推导出t1Y=t2Y，则称X函数决定Y，或Y函数依赖于X，记为XY。在以上定义中特别要注意，只要 t1X=t2X

3、 t1Y=t2Y成立，就有XY。也就是说只有当t1X=t2X为真，而t1Y=t2Y为假时，函数依赖XY不成立；而当t1X=t2X为假时，不管t1Y=t2Y为真或为假，都有XY成立。,1.2 一些术语和符号,1.如果XY，但Y不包含于X，则称XY是非平凡的函数依赖。 2 .如果XY，但Y包含于X，则称XY是平凡的函数依赖。 若无特别声明，我们讨论的都是非平凡的函数依赖。 3.如果XY，则X称为决定因子。 4. 如果XY，并且YX，则记作XY。,术语和符号（续）,如果XY，并且对于X的一个任意真子集X 都有X/Y，则称Y完全函数依赖于X，并记作:,如果XY（非平凡函数依赖，并且Y/X）、YZ，则称

4、Z传递函数依赖于X，记作：,如果XY成立，并且对于X的某个真子集X 有XY成立，则称Y部分函数依赖于X，并记作:,示例,例3：有关系模式SC（Sno,Sname,Cno,Credit,Grade），主码为（Sno, Cno），则函数依赖关系有：,示例,例4：假设有关系模式S（ Sno,Sname,Dept,Dept_master），其中各属性分别为：学号、姓名、所在系和系主任（假设一个系只有一个主任），主码为Sno，则函数依赖关系有：,1.3 为什么要讨论函数依赖？,有关系模式： S-L-C(Sno,Sdept,SLOC,Cno,Grade),1.3 为什么要讨论函数依赖？,存在问题数据冗余问

5、题 数据更新问题 数据插入问题 数据删除问题结论S-L-C关系模式不是一个好的模式。“好”的模式：不会发生插入异常、删除异常、更新异常，数据冗余应尽可能少。原因：由存在于模式中的某些数据依赖引起解决方法：通过分解关系模式来消除其中不合适的数据依赖,2 关系规范化,关系规范化是指导将有“不良”函数依赖的关系模式转换为良好的关系模式的理论。这里涉及到范式的概念，不同的范式表示关系模式遵守的不同的规则。,2.1 关系模式中的码,候选码：设K为R (U,F)中的属性或属性组，若K完全决定U，则K为R的候选码。主码：关系R (U,F)中可能有多个候选码，则选其中一个作为主码。全码：候选码为整个属性组。包

6、含在任一候选码中的属性称为主属性，不包含在任一候选码中的属性称为非主属性。,示例,例5：学生（学号，姓名，性别，身份证号，年龄，所在系）候选码：学号，身份证号。主码：“学号”或 “身份证号”。主属性：学号，身份证号。非主属性：姓名，性别，年龄，所在系。,示例,例6有关系模式：选课（学号，课程号，考试次数，成绩）设一个学生对一门课程可以有多次考试，每一次考试有一个考试成绩。候选码：（学号，课程号，考试次数），也为主码。主属性：学号，课程号，考试次数非主属性：成绩。,示例,例7有关系模式：授课（教师号，课程号，学年）语义：一个教师在一个学年可以讲授多门不同的课程，可以在不同学年对同一门课程讲授多次

7、，但不能在同一个学年对同一门课程讲授多次。一门课程在一个学年可以由多个不同的教师讲授，同一个学年可以开设多门课程，同一门课程可以在不同学年开设多次。候选码：（教师号，课程号，学年。主码：同候选码。主属性：教师号，课程号，学年。非主属性：没有是全码表。,外码,外码：用于关系表之间建立关联的属性（组）。定义：关系模式R中属性（组）X不一定是R中的码，但X是另一个关系模式S的候选码（通常为主码），则称X为R的外码。,2.2 范式,关系数据库中的关系要满足一定的要求，满足不同程度要求的为不不同的范式（Normal Form）。范式的种类：第一范式(1NF)第二范式(2NF)第三范式(3NF),第一范式

8、,第一范式(1NF)：不包含重复组的关系,第二范式,第二范式(2NF) :如果R(U,F)1NF，并且R中的每个非主属性都完全函数依赖于主码，则R(U,F)2NF。,例: S-L-C(Sno,Sdept,SLOC,Cno,Grade),因为有：Sno SLOC，因此存在部分函数依赖，该表不是2NF。,分解方法,首先，对于组成主码的属性集合的每一个子集，用它作为主码构成一个表。然后，将依赖于这些主码的属性放置到相应的表中。最后，去掉只由主码的子集构成的表。,分解S-L-C表,对S-L-C（Sno,Sdept,SLOC,Cno,Grade）首先分解为如下形式的三张表：S-L（Sno，）C（Cno，

9、）S-C（Sno, Cno,）,分解S-L-C表（续）,然后，将依赖于这些主码的属性放置到相应的表中，形成如下三张表：S-L（Sno，Sdept, Sloc）C（Cno）S-C（Sno, Cno, Grade）,分解S-L-C表（续）,最后，去掉只由主码的子集构成的表。S-L-C关系模式最终分解的形式为：S-L（Sno,Sdept, Sloc）S-C（Sno, Cno, Grade）,分解后的函数依赖关系,分解后的关系模式的函数依赖关系：S-L：SnofSdept，SnofSLOC 是2NFS-C:（Sno, Cno）fGrade：是2NF,S-L(Sno,Sdept,SLOC) 存在问题,数

10、据冗余 ：有多少个学生就有多少个重复的Sdept和SLOC； 插入异常：当新建一个系时，若还没有招收学生，则无法插入；,第三范式,第三范式（3NF）:如果R(U,F )2NF，并且所有非主属性都不传递依赖于主码，则R(U,F )3NF。,S-L(Sno,Sdept,SLOC)Sno传递SLOC, 不是3NF,分解方法,（1）对于不是候选码的每个决定因子，从表中删去依赖于它的所有属性；（2）新建一个表，新表中包含在原表中所有依赖于该决定因子的属性；（3）将决定因子作为新表的主码。,分解S-L关系模式,S-L分解后的关系模式为：S-D（Sno, Sdept）S-L（Sdept, Sloc）,S-L-C（ Sno,Sname,Ssex,Sdept,Sloc,Cno,Grade） 共分解为如下三个关系模式，每个关系模式都是3NF的。S-D（Sno, Sname, Ssex, Sdept），Sdept为引用S-L关系模式的外码。S-L（ Sdept, Sloc），没有外码。S-C（Sno, Cno, Grade），Sno为引用S-D关系模式的外码。,