第5章关系数据库理论精选文档.ppt
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1、第5章 关系数据库理论本讲稿第一页,共三十八页2.2.2.2.关系规范化可能出现的问题关系规范化可能出现的问题关系规范化可能出现的问题关系规范化可能出现的问题87离散数学离散数学赵敏赵敏数学数学男男20陈兵陈兵9800383数据库数据库赵敏赵敏数学数学男男20陈兵陈兵9800394数据结构数据结构赵敏赵敏数学数学男男20陈兵陈兵9800372高等数学高等数学赵敏赵敏数学数学男男20陈兵陈兵9800383电路电路王民王民计算机计算机女女21张平张平9800278数据库数据库王民王民计算机计算机女女21张平张平9800282数据结构数据结构王民王民计算机计算机女女21张平张平9800292程序设计
2、程序设计王民王民计算机计算机女女21张平张平9800265电路电路王民王民计算机计算机男男20李华李华9800182数据库数据库王民王民计算机计算机男男20李华李华9800174数据结构数据结构王民王民计算机计算机男男20李华李华9800174程序设计程序设计王民王民计算机计算机男男20李华李华98001成绩成绩课程名课程名系主任系主任系名系名性别性别年龄年龄姓名姓名学号学号赵敏赵敏赵敏赵敏赵敏赵敏赵敏赵敏王民王民王民王民王民王民王民王民王民王民王民王民王民王民王民王民1)数据冗余大数据冗余大经济管理经济管理葛优葛优2)插入异常插入异常张建同张建同4)更新异常更新异常女女21张平张平女女21张
3、平张平女女21张平张平女女21张平张平男男20李华李华男男20李华李华男男20李华李华男男20李华李华男男20陈兵陈兵男男20陈兵陈兵男男20陈兵陈兵男男20陈兵陈兵3)删除异常删除异常本讲稿第二页,共三十八页3.3.模式分解是关系规范化的主要方法模式分解是关系规范化的主要方法评价:评价:以上学生成绩关系模式不是一个好的模式。以上学生成绩关系模式不是一个好的模式。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。冗余应尽可能少。原因:原因:由存在于模式中的某些数据依赖引起由存在于模式中的某些数据依赖引起解决方法:解决方法:通
4、过分解关系模式来消除其中不合适通过分解关系模式来消除其中不合适本讲稿第三页,共三十八页1.1.1.1.关系模式的简化表示法关系模式的简化表示法关系模式的简化表示法关系模式的简化表示法关系模式的完整表示是一个五元组:关系模式的完整表示是一个五元组:关系模式的完整表示是一个五元组:关系模式的完整表示是一个五元组:R R R RU U U U,D D D D,DomDomDomDom,F F F F.其其其其中中中中:R R R R为为为为关关关关系系系系名名名名;U U U U为为为为关关关关系系系系的的的的属属属属性性性性集集集集合合合合;D D D D为为为为属属属属性性性性集集集集U U U
5、 U中中中中属属属属性性性性的数据域;的数据域;的数据域;的数据域;DomDomDomDom为属性到域的映射;为属性到域的映射;为属性到域的映射;为属性到域的映射;F F F F为属性集为属性集为属性集为属性集U U U U的数据依赖集。的数据依赖集。的数据依赖集。的数据依赖集。关系模式可以用三元组来为:关系模式可以用三元组来为:关系模式可以用三元组来为:关系模式可以用三元组来为:R R R RU U U U,F F F F.5.1.2 5.1.2 函数依赖及其关系的范式函数依赖及其关系的范式本讲稿第四页,共三十八页函数依赖函数依赖定义定义1 1:设设R(U)R(U)是一个属性集是一个属性集U
6、 U上的关系模式,上的关系模式,X X和和Y Y是是U U的子的子集。若对于集。若对于R(U)R(U)的任意一个可能的关系的任意一个可能的关系r r,r r中不可能存在中不可能存在两个元组在两个元组在X X上的属性值相等,上的属性值相等,而在而在Y Y上的属性值不等,上的属性值不等,则称则称X X函数确定函数确定Y Y函数,或函数,或Y Y函数依赖于函数依赖于X X函数,记作函数,记作XYXY。2 2 函数依赖的概念函数依赖的概念本讲稿第五页,共三十八页说明:说明:1.1.函数依赖不是指关系模式函数依赖不是指关系模式R R的某个或某些关系实的某个或某些关系实例满足的约束条件,而是指例满足的约束
7、条件,而是指R R的的所有关系实例所有关系实例均要满均要满足的约束条件。足的约束条件。2.2.函数依赖是函数依赖是语义范畴语义范畴的概念。只能根据数据的概念。只能根据数据的语义来确定函数依赖。的语义来确定函数依赖。例如例如“姓名姓名年龄年龄”这个函数依赖只有在不允许这个函数依赖只有在不允许有同名人的条件下成立有同名人的条件下成立3.3.数据库设计者对语义的现实作出设计。数据库设计者对语义的现实作出设计。本讲稿第六页,共三十八页例例:教学教学UFU=U=学号,姓名,年龄,性别,系名,系主任,课程,学号,姓名,年龄,性别,系名,系主任,课程,名成绩名成绩 F=F=学号学号姓名,学号姓名,学号年龄,
8、学号年龄,学号性别,性别,学号学号系名,系名系名,系名系主任,系主任,(学号,课程名学号,课程名)成绩成绩 本讲稿第七页,共三十八页平凡函数依赖与非平凡函数依赖平凡函数依赖与非平凡函数依赖在关系模式在关系模式R(U)中,对于中,对于U的子集的子集X和和Y,1)如果)如果XY,但,但Y X,则称,则称XY是是 非平凡的函数依赖非平凡的函数依赖2)若)若XY,但,但Y X,则称则称XY是是 平凡的函数依赖平凡的函数依赖例:成绩例:成绩(学号学号,课程号课程号,成绩成绩)中,中,非平凡函数依赖:非平凡函数依赖:(学号学号,课程号课程号)成绩成绩 平凡函数依赖:平凡函数依赖:(学号学号,课程号课程号)
9、学号学号 (学号学号,课程号课程号)课程号课程号对于任一关系模式,平凡函数依赖都是必然成立的,因此若不特别对于任一关系模式,平凡函数依赖都是必然成立的,因此若不特别声明,声明,我们总是讨论我们总是讨论非平凡函数依赖非平凡函数依赖。本讲稿第八页,共三十八页函数依赖的逻辑蕴含函数依赖的逻辑蕴含从给定的函数依赖,判断其他函数依赖是从给定的函数依赖,判断其他函数依赖是否存在。否存在。定义设定义设 F F 是模式是模式 R R 的函数依赖,的函数依赖,X X和和Y Y 是属性集是属性集U U的子集。如果从的子集。如果从F F中的函数依赖中中的函数依赖中能推出能推出XYXY,则称,则称XYXY是是F F的
10、逻辑蕴含。的逻辑蕴含。本讲稿第九页,共三十八页Armstrong 公理公理设设U U为属性集,为属性集,F F是是U U上的函数依赖集,于是有关上的函数依赖集,于是有关系模式系模式RR。对关系模式。对关系模式RR来说,有以来说,有以下推理规则:下推理规则:自反律:若自反律:若 Y Y X X U U 则则 X XY Y 为为F F所所蕴含蕴含。例如,例如,X:X:(学号(学号,姓名姓名)Y:Y:(姓名(姓名)则:则:(学号(学号,姓名姓名)(姓名(姓名)本讲稿第十页,共三十八页增广律:若增广律:若 X XY Y 为为F F所蕴含所蕴含,且,且 Z Z 属于属于 U U,则则 XZ XZ Y Y
11、Z Z 为为 F F 所蕴含所蕴含。例如:例如:学号学号 姓名姓名 (学号学号,班级班级)(姓名姓名,班级班级)本讲稿第十一页,共三十八页传递律:若传递律:若 X XY Y 及及 Y YZ Z 为为F F所蕴含所蕴含,X XZ Z 为为 F F 所蕴含所蕴含。例如:例如:学号学号 班级号,班级号班级号,班级号 专业专业 则则 学号学号 专业专业 本讲稿第十二页,共三十八页引申的另外三条规则:引申的另外三条规则:合并律:若合并律:若X XY Y和和X XZ Z成立,则成立,则X XYZYZ成立。成立。学号学号姓名,学号姓名,学号 年龄年龄 则则 学号学号姓名,年龄姓名,年龄本讲稿第十三页,共三十
12、八页伪传递律:若伪传递律:若X XY Y和和YWYWZ Z成立,则成立,则XWXW Z Z成立成立证明:证明:由增广律,因为由增广律,因为 X XY Y,故,故XWXWYWYW成立,成立,由于由于YWYWZ Z,由传递律,由传递律,XW XWZ Z必成立。必成立。分解律:若分解律:若 X XY Y 及及 Z Z Y Y ,则,则 X XZ Z 成立成立例:例:学号学号 班级名,班级名,班级名,课程号班级名,课程号教师教师学号,课程号学号,课程号教师教师本讲稿第十四页,共三十八页4 4)若若XY,并且,并且YX,则记为则记为XY。5 5)若若Y不函数依赖于不函数依赖于X,则记为则记为XY。3 3
13、)若若XY,则,则X叫决定因素,叫决定因素,Y叫做依赖因素叫做依赖因素完全函数依赖与部分函数依赖完全函数依赖与部分函数依赖定义定义2:在关系模式在关系模式R(U)中,如果中,如果XY,并且对于,并且对于X的任的任何一个真子集何一个真子集X,都有,都有 X Y,则称则称Y完全函数依赖于完全函数依赖于X,记作记作X Y。若若XY,但,但Y不完全函数依赖于不完全函数依赖于X,则称,则称Y部分函数依赖部分函数依赖于于X,记作,记作X P Y。本讲稿第十五页,共三十八页例例:成绩成绩(学号,学号,课程号课程号,成绩成绩)中,中,由于:学号由于:学号 成绩,课程号成绩,课程号 成绩,成绩,因此:因此:(学
14、号学号,课程号课程号)成绩成绩例例:选课选课(学号,课程号学号,课程号,姓名,课程名,姓名,课程名)中中由于:学号由于:学号 姓名,课程号姓名,课程号 姓名,姓名,因此:因此:(学号学号,课程号课程号)p 姓名姓名由于:学号由于:学号 课程名,课程号课程名,课程号 课程名,课程名,因此:因此:(学号学号,课程号课程号)p 课程名课程名本讲稿第十六页,共三十八页码的定义码的定义设设 K 为为 R 中的属性或属性组,若中的属性或属性组,若K U 则则 K 为为 R 的的 码。码。F本讲稿第十七页,共三十八页传递函数依赖传递函数依赖定义定义3 3 在关系模式在关系模式R(U)R(U)中,如果中,如果
15、XYXY,且,且Y Y X X,YX YX,YZ YZ,则称,则称Z Z对对X X传递函数依赖。(或传递函数依赖。(或称称Z Z传递函数依赖于传递函数依赖于X X)例例:在关系在关系(学号,系名,系主任学号,系名,系主任)中,有:中,有:学号学号 系名,系名系名,系名 系主任系主任系主任传递函数依赖于学号系主任传递函数依赖于学号 学号学号 传递传递 系主任系主任注注:如果如果YXYX,即即XYXY,则,则Z Z直接依赖于直接依赖于X X。本讲稿第十八页,共三十八页如果一个关系模式如果一个关系模式R的所有属性都是不可分的基本数据的所有属性都是不可分的基本数据项,则项,则R1NF。l1 NF是对关
16、系模式的最起码的要求。不满足是对关系模式的最起码的要求。不满足1NF的数据库的数据库模式不能称为关系数据库。模式不能称为关系数据库。l但是满足但是满足1 NF的关系模式并不一定是一个好的关系模的关系模式并不一定是一个好的关系模式。式。3.1NF的定义的定义本讲稿第十九页,共三十八页4.2NF4.2NF的定义的定义若关系模式若关系模式R1NFR1NF,且每一个非主属性都完全函数依赖于码,且每一个非主属性都完全函数依赖于码,则则 R 2NF R 2NF。U=学号,学号,姓名,课程号,课程名,成绩姓名,课程号,课程名,成绩F=学号学号 姓名,课程号姓名,课程号 课程名,课程名,(学号,课程号)(学号
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