第5章关系数据理论.优秀PPT.ppt

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1、第5章 关系数据库规范化理论v5.1 5.1 函函数数依依靠靠v5.1.1 5.1.1 函函数数依依靠靠基本基本概概念念v5.1.2 5.1.2 一些一些术语术语和符和符号号v5.1.3 5.1.3 为为什什么么要要探讨探讨函函数数依依靠靠 v5.2 5.2 关关系系规规范化范化 v5.2.1 5.2.1 关关系模式中的系模式中的键键v5.2.2 5.2.2 范式范式 5.1 函数依靠v数数据据的的语语义义不不仅仅表表现现为为完完整整性性约约束束，对对关关系模式的设计也提出了确定的要求。系模式的设计也提出了确定的要求。v针针对对一一个个实实际际应应用用业业务务，如如何何构构造造合合适适的的关关

2、系系模模式式，应应构构造造几几个个关关系系模模式式，每每个个关关系系模模式式由由哪哪些些属属性性组组成成等等，这这些些都都是是数数据据库库设设计计问问题题，准准确确地地讲讲是是关关系系数数据据库库的的逻逻辑设计问题。辑设计问题。5.1.1 基本概念 v省省=f(=f(城市城市)：只要给出一个具体的城市值，就会有唯：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，一一个省值和它对应，v如如“哈尔滨市哈尔滨市”在在“黑龙江省黑龙江省”，这里，这里“城市城市”是自是自变量变量X X，“省省”是因变量或函数值是因变量或函数值Y Y。v把把X X函数确定函数确定Y Y，或，或Y Y函数依靠于函数依

3、靠于X X表示为：表示为：vX XY Yv假如有关系模式假如有关系模式R(A1,A2,An)R(A1,A2,An)，X X和和Y Y为为A1,A2,AnA1,A2,An的子集，则对于关系的子集，则对于关系R R中的随意一个中的随意一个X X值，都只有一个值，都只有一个Y Y值与之对应，则称值与之对应，则称X X函数确定函数确定Y Y，或，或Y Y函数依靠于函数依靠于X X。示例v例例1 1：对学生关系模式：对学生关系模式v Student Student（Sno,SName,Sdept,Sno,SName,Sdept,SageSage）v有以下依靠关系：有以下依靠关系：SnoSName,Sno

4、Sdept,SnoSage 例2：SC（Sno,Cno,Grade）（Sno,Cno）Grade 函数依靠定义v设有关系模式设有关系模式R(A1,A2,An)R(A1,A2,An)，X X和和Y Y均为均为A1,A2,AnA1,A2,An的子集，的子集，r r是是R R的任一具体关系，的任一具体关系，t1t1、t2t2是是r r中的随意两个元中的随意两个元组；组；v假如由假如由t1X=t2Xt1X=t2X可以推导出可以推导出t1Y=t2Yt1Y=t2Y，则称，则称X X函数函数确定确定Y Y，或，或Y Y函数依靠于函数依靠于X X，记为，记为X XY Y。v在以上定义中特殊要留意，只要在以上定

5、义中特殊要留意，只要v t1X=t2X t1Y=t2Y t1X=t2X t1Y=t2Yv成立，就有成立，就有X XY Y。也就是说只有当。也就是说只有当t1X=t2Xt1X=t2X为真，而为真，而t1Y=t2Yt1Y=t2Y为假时，函数依靠为假时，函数依靠X XY Y不成立；而当不成立；而当t1X=t2Xt1X=t2X为假时，不管为假时，不管t1Y=t2Yt1Y=t2Y为真或为假，都为真或为假，都有有X XY Y成立。成立。5.1.2 一些术语和符号（1 1）假如）假如XYXY，但，但Y Y不包含于不包含于X X，则称则称XYXY是非平凡的函是非平凡的函数数依依靠靠。（2 2）假如）假如XYX

6、Y，但，但Y Y包含于包含于X X，则称则称XYXY是平凡的函是平凡的函数数依依靠靠。若若无无特特殊殊声声明明，我我们们探探讨讨的的都都是是非非平平凡凡的函的函数数依依靠靠。（3 3）假如）假如XYXY，则则X X称为称为确定因子。确定因子。术语和符号（续）（4 4）假如）假如XYXY，并并且且YXYX，则记则记作作XYXY。（5 5）假假如如XYXY，并并且且对对于于X X的的一一个个随随意意真真子子集集X X 都都有有X X!Y!Y，则则称称Y Y完完全全函函数数依依靠靠于于X X，记记作作；假假如如XYXY成成立立，则则称称Y Y部部分分函函数数依依靠靠于于X X，记记作。作。（6 6）

7、假假如如XYXY（非非平平凡凡函函数数依依靠靠，并并且且Y!XY!X）、）、YZYZ，则称则称Z Z传递传递函函数数依依靠靠于于X X。示例v例例1 1：有关系模式：有关系模式SCSC（Sno,Sname,Cno,Credit,GradeSno,Sname,Cno,Credit,Grade），主键为），主键为（Sno,CnoSno,Cno），则函数依靠关系有：），则函数依靠关系有：示例v例例2 2：有关系模式：有关系模式S(Sno,Sname,Dept,Dept_master)S(Sno,Sname,Dept,Dept_master)，各属性分别为：学号、姓名、所在系和系主任，各属性分别为：学

8、号、姓名、所在系和系主任（假设一个系只有一个主任），主键为（假设一个系只有一个主任），主键为SnoSno，则函，则函数依靠关系有：数依靠关系有：5.1.3 为什么要探讨函数依靠？SnoSnameSsexSdeptSlocCnoGrade0611101李勇男计算机系2公寓C001960611101李勇男计算机系2公寓C002800611101李勇男计算机系2公寓C003840611101李勇男计算机系2公寓C005620611102刘晨男计算机系2公寓C001920611102刘晨男计算机系2公寓C002900611102刘晨男计算机系2公寓C004840621102吴宾女信息管理系1公寓C00

9、1760621102吴宾女信息管理系1公寓C004850621102吴宾女信息管理系1公寓C005730621102吴宾女信息管理系1公寓C0070621103张海男信息管理系1公寓C001500621103张海男信息管理系1公寓C004800631103张珊珊女通信工程系1公寓C004780631103张珊珊女通信工程系1公寓C005650631103张珊珊女通信工程系1公寓C007存在问题v数数据冗余据冗余问题问题 v数数据更新据更新问题问题 v数数据据插插入入问题问题 v数数据据删删除除问题问题结论v此关系模式不是一个好的模式。此关系模式不是一个好的模式。v“好好”的模式：的模式：v不会

10、发生插入异样、删除异样、更新异样，不会发生插入异样、删除异样、更新异样，v数据冗余应尽可能少。数据冗余应尽可能少。v缘由：由存在于模式中的某些数据依靠引缘由：由存在于模式中的某些数据依靠引起起v解决方法：通过分解关系模式来消退其中解决方法：通过分解关系模式来消退其中不合适的数据依靠不合适的数据依靠5.2 关系规范化v关系规范化是指导将有“不良”函数依靠的关系模式转换为良好的关系模式的理论。v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。5.2.1 关系模式中的键v候候选选键键：设设K K为为R R(U,F)(U,F)中中的的属属性性或或属属性性组组，若若K K完全确定完全确定U

11、 U，则，则K K为为R R的候选键。的候选键。v主主键键：关关系系R R(U,F)(U,F)中中可可能能有有多多个个候候选选键键，则选其中一个作为主键。则选其中一个作为主键。v全键：候选键为整个属性组。全键：候选键为整个属性组。v包包含含在在任任一一候候选选键键中中的的属属性性称称为为主主属属性性，不不包包含含在在任任一一候候选选键键中中的的属属性性称称为为非非主主属属性。性。示例例例1 1：学生表：学生表(学号学号,姓名姓名,性别性别,身份证号身份证号,年龄年龄,所在系所在系)候选键：学号，身份证号，主键：学号或身份证号候选键：学号，身份证号，主键：学号或身份证号主属性：学号，身份证号主属

12、性：学号，身份证号例例2 2：学生选课表：学生选课表(学号学号,课程号课程号,考试次数考试次数,成果成果)候选键：（学号，课程号，考试次数），也为主键候选键：（学号，课程号，考试次数），也为主键主属性：学号，课程号，考试次数，非主属性：成果主属性：学号，课程号，考试次数，非主属性：成果例例3 3：老师：老师_ _课程表课程表(老师号老师号,课程号课程号,学年学年)候选键：（老师号，课程号，学年候选键：（老师号，课程号，学年 ），也为主键），也为主键主属性：老师号，课程号，学年，非主属性：无主属性：老师号，课程号，学年，非主属性：无 是全键表是全键表5.2.1 关系模式中的键（续）外外键键：用用

13、于于关关系系表表之之间间建建立立关关联联的的属属性性（组）。（组）。定定义义：若若R R（U U，F F）的的属属性性（组组）X X（X X属属于于U U）是是另另一一个个关关系系S S的的主主键键，则则称称X X为为R R的的外外键键。（X X必必需需先先被被定定义义为为S S的的主主键键。）5.2.2 范式v关关系系数数据据库库中的中的关关系要系要满满足确定的要求，足确定的要求，满满足不同程度要求的足不同程度要求的为为不不同的范式不不同的范式（Normal FormNormal Form）。）。v范式的范式的种类种类：v第一范式第一范式(1NF)(1NF)v其次范式其次范式(2NF)(2N

14、F)v第三范式第三范式(3NF)(3NF)第一范式第一范式(1NF)：不包含重复组的关系其次范式其次范式(2NF):假如R(U,F)1NF，并且R中的每个非主属性都完全函数依靠于主键，则R(U,F)2NF。例例:有关系模式：有关系模式：S-L-C(Sno,Sname,Ssex,Sdept,Sloc,Cno,Grade)（Sno,Cno）是主键，且SnoSname,因此（Sno，Cno）Sname,不是其次范式 分解方法v（1 1）用组成主键的属性集合的每一个子）用组成主键的属性集合的每一个子集作为主键构成一个表。集作为主键构成一个表。v（2 2）将依靠于这些主键的属性放置到相）将依靠于这些主键

15、的属性放置到相应的表中。应的表中。v（3 3）最终去掉只由主键的子集构成的表。）最终去掉只由主键的子集构成的表。分解S-L-C表v（1 1）将该表分解为如下的三张表（下划线）将该表分解为如下的三张表（下划线部分表示主键）：部分表示主键）：S-L（Sno，）C（Cno，）S-C（Sno,Cno,）分解S-L-C表（续）v（2 2）将依靠于这些主键的属性放置到相应）将依靠于这些主键的属性放置到相应的表中，形成如下三张表：的表中，形成如下三张表：vS-LS-L（SnoSno，Sname,Ssex,Sdept,Sname,Ssex,Sdept,SlocSloc）vC C（CnoCno）vS-CS-C（

16、Sno,Cno,GradeSno,Cno,Grade）v（3 3）去掉只由主键的子集构成的表，也就）去掉只由主键的子集构成的表，也就是去掉是去掉C C（CnoCno）表。）表。S-L-CS-L-C关系模式最终关系模式最终被分解的形式为：被分解的形式为：vS-LS-L（Sno,Sname,Ssex,Sdept,Sno,Sname,Ssex,Sdept,SlocSloc）vS-CS-C（Sno,Cno,GradeSno,Cno,Grade）分解后的函数依靠关系v分解后的关系模式的函数依靠关系：分解后的关系模式的函数依靠关系：vS-LS-L：SnofSdeptSnofSdept，SnofSnameS

17、nofSnamev SnofSsex SnofSsex，SnofSLOC SnofSLOCv 是是2NF2NFvS-C:S-C:（Sno,CnoSno,Cno）fGradefGrade：是：是2NF2NFS-L关系模式存在问题SnoSnameSsexSdeptSloc0611101李勇男计算机系2公寓0611102刘晨男计算机系2公寓0621102吴宾女信息管理系1公寓0621103张海男信息管理系1公寓0631103张珊珊女通信工程系1公寓第三范式第三范式（3NF）:假如R(U,F)2NF，并且全部非主属性都不传递依靠于主键，则R(U,F)3NF。v对对S-L(Sno,Sname,Ssex,

18、Sdept,SLOC)vSnoSdept，SdeptSloc v Sno传递SLOC,不是3NF分解方法v（1 1）对于不是候选键的每个确定因）对于不是候选键的每个确定因子，从表中删去依靠于它的全部属性。子，从表中删去依靠于它的全部属性。v（2 2）新建一个表，新表中包含原表）新建一个表，新表中包含原表中全部依靠于该确定因子的属性。中全部依靠于该确定因子的属性。v（3 3）将确定因子作为新表的主键。）将确定因子作为新表的主键。分解S-L关系模式vS-L分解后的关系模式如下：vS-D（Sno,Sname,Ssex,Sdept），主键为Sno。vS-L（Sdept,Sloc），主键为Sdept。小

19、结v规范化的过程事实上是通过把范式程度低规范化的过程事实上是通过把范式程度低的关系模式分解为若干个范式程度高的关的关系模式分解为若干个范式程度高的关系模式来实现的。系模式来实现的。v分解的最终目的是使每个规范化的关系只分解的最终目的是使每个规范化的关系只描述一个主题。描述一个主题。v假如某个关系描述了两个或多个主题，则假如某个关系描述了两个或多个主题，则它就应当被分解为多个关系，使每个关系它就应当被分解为多个关系，使每个关系只描述一个主题。只描述一个主题。小结（续）v规范化的方法是进行模式分解，且确保分规范化的方法是进行模式分解，且确保分解后产生的模式与原模式等价，解后产生的模式与原模式等价，v即模式分解不能破坏原来的语义，同时还即模式分解不能破坏原来的语义，同时还要保证不丢失原来的函数依靠关系。要保证不丢失原来的函数依靠关系。