数据库第二章精.ppt

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1、数据库第二章数据库第二章第1页，本讲稿共57页第四节第四节 关系数据库理论关系数据库理论4.1 数据依赖和规范化数据依赖和规范化4.2 函数依赖函数依赖4.3 关系模式规范化关系模式规范化2 2第2页，本讲稿共57页概念回顾概念回顾n n关系关系关系关系：描述实体、属性、实体间的联系。：描述实体、属性、实体间的联系。：描述实体、属性、实体间的联系。：描述实体、属性、实体间的联系。从形式上看，它是一张二维表，是所涉及属性的笛卡从形式上看，它是一张二维表，是所涉及属性的笛卡从形式上看，它是一张二维表，是所涉及属性的笛卡从形式上看，它是一张二维表，是所涉及属性的笛卡尔积的一个子集。尔积的一个子集。尔

2、积的一个子集。尔积的一个子集。n n关系模式关系模式关系模式关系模式：用来定义关系。：用来定义关系。：用来定义关系。：用来定义关系。n n关系数据库关系数据库关系数据库关系数据库：基于关系模型的数据库，利用关系来描述现实：基于关系模型的数据库，利用关系来描述现实：基于关系模型的数据库，利用关系来描述现实：基于关系模型的数据库，利用关系来描述现实世界。世界。世界。世界。从形式上看，它由一组关系组成。从形式上看，它由一组关系组成。从形式上看，它由一组关系组成。从形式上看，它由一组关系组成。n n关系数据库的模式关系数据库的模式关系数据库的模式关系数据库的模式：定义这组关系的关系模式的全体。：定义这

3、组关系的关系模式的全体。：定义这组关系的关系模式的全体。：定义这组关系的关系模式的全体。3 3第3页，本讲稿共57页（回顾）关系模式的形式化定义（回顾）关系模式的形式化定义关系模式由五部分组成，即它是一个五元组：关系模式由五部分组成，即它是一个五元组：关系模式由五部分组成，即它是一个五元组：关系模式由五部分组成，即它是一个五元组：R(U,D,DOM,F)R(U,D,DOM,F)R R：关系名关系名关系名关系名U U：组成该关系的属性名集合组成该关系的属性名集合组成该关系的属性名集合组成该关系的属性名集合D D：属性组属性组属性组属性组U U中属性所来自的域中属性所来自的域中属性所来自的域中属性

4、所来自的域DOMDOM：属性向域的映象集合属性向域的映象集合属性向域的映象集合属性向域的映象集合F F：属性间数据的依赖关系集合属性间数据的依赖关系集合属性间数据的依赖关系集合属性间数据的依赖关系集合4 4第4页，本讲稿共57页第四节第四节 关系数据库理论关系数据库理论4.1 数据依赖和规范化数据依赖和规范化4.2 函数依赖函数依赖4.3 关系模式规范化关系模式规范化5 5第5页，本讲稿共57页1.数据依赖对关系模式的影响数据依赖对关系模式的影响例：描述学校的数据库：例：描述学校的数据库：学生的学号（学生的学号（学生的学号（学生的学号（SnoSno）、所在系（）、所在系（）、所在系（）、所在系

5、（SdeptSdept）系主任姓名（系主任姓名（系主任姓名（系主任姓名（MnameMname）、课程名（）、课程名（）、课程名（）、课程名（CnameCname）成绩（成绩（成绩（成绩（GradeGrade）单一单一的关系模式的关系模式：Student U Sno,Sdept,Mname,Cname,Grade 6 6第6页，本讲稿共57页数据依赖对关系模式的影响（续）数据依赖对关系模式的影响（续）学校数据库的语义：学校数据库的语义：学校数据库的语义：学校数据库的语义：一个系有若干学生，一个系有若干学生，一个系有若干学生，一个系有若干学生，一个学生只属于一个系；一个学生只属于一个系；一个学生只

6、属于一个系；一个学生只属于一个系；一个系只有一名主任；一个系只有一名主任；一个系只有一名主任；一个系只有一名主任；一个学生可以选修多门课程，一个学生可以选修多门课程，一个学生可以选修多门课程，一个学生可以选修多门课程，每门课程有若干学生选修；每门课程有若干学生选修；每门课程有若干学生选修；每门课程有若干学生选修；每个学生所学的每门课程都有一个成绩。每个学生所学的每门课程都有一个成绩。每个学生所学的每门课程都有一个成绩。每个学生所学的每门课程都有一个成绩。7 7第7页，本讲稿共57页属性组属性组U上的一组函数依赖上的一组函数依赖F：F F Sno Sno Sdept,Sdept Sdept,Sd

7、ept Mname,Mname,(Sno,Cname)(Sno,Cname)Grade Grade SnoCnameSdeptMnameGrade数据依赖对关系模式的影响（续）数据依赖对关系模式的影响（续）8 8第8页，本讲稿共57页关系模式关系模式Student中存在的问题中存在的问题 数据冗余太大数据冗余太大数据冗余太大数据冗余太大 浪费大量的存储空间浪费大量的存储空间浪费大量的存储空间浪费大量的存储空间 例：每一个系主任的姓名重复出现例：每一个系主任的姓名重复出现例：每一个系主任的姓名重复出现例：每一个系主任的姓名重复出现 更新异常更新异常更新异常更新异常（Update Anomalie

8、sUpdate Anomalies）更新数据时，维护数据完整性代价大。更新数据时，维护数据完整性代价大。更新数据时，维护数据完整性代价大。更新数据时，维护数据完整性代价大。例：某系更换系主任后，系统必须修改与该系学生有关的例：某系更换系主任后，系统必须修改与该系学生有关的例：某系更换系主任后，系统必须修改与该系学生有关的例：某系更换系主任后，系统必须修改与该系学生有关的每一个元组每一个元组每一个元组每一个元组9 9第9页，本讲稿共57页 插入异常插入异常插入异常插入异常（Insertion AnomaliesInsertion Anomalies）该插的数据插不进去该插的数据插不进去该插的数据

9、插不进去该插的数据插不进去 例，如果一个系刚成立，尚无学生，我们就无法把这个例，如果一个系刚成立，尚无学生，我们就无法把这个例，如果一个系刚成立，尚无学生，我们就无法把这个例，如果一个系刚成立，尚无学生，我们就无法把这个系及其系主任的信息存入数据库。系及其系主任的信息存入数据库。系及其系主任的信息存入数据库。系及其系主任的信息存入数据库。删除异常删除异常删除异常删除异常（Deletion AnomaliesDeletion Anomalies）不该删除的数据不得不删不该删除的数据不得不删不该删除的数据不得不删不该删除的数据不得不删例，如果某个系的学生全部毕业了，例，如果某个系的学生全部毕业了，

10、例，如果某个系的学生全部毕业了，例，如果某个系的学生全部毕业了，我们在删除该系学生我们在删除该系学生我们在删除该系学生我们在删除该系学生信息的同时，把这个系及其系主任的信息也丢掉了。信息的同时，把这个系及其系主任的信息也丢掉了。信息的同时，把这个系及其系主任的信息也丢掉了。信息的同时，把这个系及其系主任的信息也丢掉了。关系模式关系模式Student中存在的问题中存在的问题1010第10页，本讲稿共57页结论结论：StudentStudent关系模式不是一个好的模式。关系模式不是一个好的模式。关系模式不是一个好的模式。关系模式不是一个好的模式。“好好”的模式：的模式：不会发生插入异常、删除异常、

11、更新异常，不会发生插入异常、删除异常、更新异常，不会发生插入异常、删除异常、更新异常，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。数据冗余应尽可能少。数据冗余应尽可能少。数据冗余应尽可能少。原因原因原因原因：由存在于模式中的：由存在于模式中的某些数据依赖某些数据依赖某些数据依赖某些数据依赖引起的引起的引起的引起的解决方法解决方法解决方法解决方法：通过：通过：通过：通过分解关系模式分解关系模式分解关系模式分解关系模式来消除其中不合适来消除其中不合适 的数据依赖。的数据依赖。关系模式关系模式Student中存在的问题中存在的问题1111第11页，本讲稿共57页2.规范化规范化 规范化

12、理论规范化理论正是用来正是用来改造关系模式改造关系模式，通过，通过分解关系模式分解关系模式来消除其中不合适的数据依赖，来消除其中不合适的数据依赖，以解决插入异常、删除异常、更新异常和数以解决插入异常、删除异常、更新异常和数据冗余问题。据冗余问题。1212第12页，本讲稿共57页第四节第四节 关系数据库理论关系数据库理论4.1 数据依赖和规范化数据依赖和规范化4.2 函数依赖函数依赖4.3 关系模式规范化关系模式规范化1313第13页，本讲稿共57页4.2 函数依赖函数依赖一、函数依赖一、函数依赖二、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三、完全函数依赖与部分函数依赖三、完

13、全函数依赖与部分函数依赖四、传递函数依赖四、传递函数依赖1414第14页，本讲稿共57页一、函数依赖一、函数依赖定义定义定义定义 设设设设R(U)R(U)是一个属性集是一个属性集是一个属性集是一个属性集U U上的关系模式，上的关系模式，上的关系模式，上的关系模式，X X和和和和Y Y是是是是U U的子集。的子集。的子集。的子集。若对于若对于若对于若对于R(U)R(U)的的的的任意任意任意任意一个关系一个关系一个关系一个关系r，r在在在在X X上的属性值确定后，上的属性值确定后，上的属性值确定后，上的属性值确定后，在在在在Y Y上的属性值必然确定，上的属性值必然确定，上的属性值必然确定，上的属性

14、值必然确定，则称则称则称则称 “X X函数确定函数确定函数确定函数确定Y Y”或或或或 “Y Y函数函数函数函数依赖于依赖于依赖于依赖于X X”，记作，记作，记作，记作X XY Y。X X称为这个函数依赖的称为这个函数依赖的称为这个函数依赖的称为这个函数依赖的决定属性集决定属性集决定属性集决定属性集(Determinant)(Determinant)。Y=f(x)Y=f(x)1515第15页，本讲稿共57页函数依赖（续）函数依赖（续）例例:Student(Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept):Student(Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept)假设不允许重名，则

15、有假设不允许重名，则有:Sno Sno Ssex Ssex，Sno Sno Sage,Sno Sage,Sno Sdept Sdept，Sno Sno Sname Sname,Sname Sname Ssex Ssex，Sname Sname Sage SageSname Sname Sdept Sdept但Ssex Sage若若若若X XY Y，并且，并且，并且，并且Y YX,X,则记为则记为则记为则记为X XY Y。若若若若Y Y不函数依赖于不函数依赖于不函数依赖于不函数依赖于X,X,则记为则记为则记为则记为X XY Y。1616第16页，本讲稿共57页二、平凡函数依赖与非平凡函数依赖二、

16、平凡函数依赖与非平凡函数依赖在关系模式在关系模式在关系模式在关系模式R(U)R(U)中，对于中，对于中，对于中，对于U U的子集的子集的子集的子集X X和和和和Y Y，如果如果如果如果X XY Y，但，但，但，但Y Y X X，则称，则称，则称，则称X XY Y是非平凡的函数依赖是非平凡的函数依赖是非平凡的函数依赖是非平凡的函数依赖 Y Y中没有一个属性在中没有一个属性在中没有一个属性在中没有一个属性在X X中是中是中是中是完全非平凡的函数依赖完全非平凡的函数依赖完全非平凡的函数依赖完全非平凡的函数依赖若若若若X XY Y，但，但，但，但Y Y X,X,则称则称则称则称X XY Y是是是是平凡

17、的函数依赖平凡的函数依赖平凡的函数依赖平凡的函数依赖例：在关系例：在关系例：在关系例：在关系SC(Sno,Cno,Grade)SC(Sno,Cno,Grade)中，中，中，中，非平凡函数依赖：非平凡函数依赖：非平凡函数依赖：非平凡函数依赖：(Sno,Cno)(Sno,Cno)GradeGrade 平凡函数依赖：平凡函数依赖：平凡函数依赖：平凡函数依赖：(Sno,Cno)(Sno,Cno)Sno Sno (Sno,Cno)(Sno,Cno)Cno Cno1717第17页，本讲稿共57页平凡函数依赖与非平凡函数依赖（续）平凡函数依赖与非平凡函数依赖（续）注意注意：任一关系模式，平凡函数依赖：任一关

18、系模式，平凡函数依赖都是必然成立的，因此，我们总是讨论都是必然成立的，因此，我们总是讨论非平凡函数依赖非平凡函数依赖。1818第18页，本讲稿共57页三、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定义定义 在关系模式在关系模式在关系模式在关系模式R(U)R(U)中，如果中，如果中，如果中，如果X XY Y，并且对于，并且对于，并且对于，并且对于X X的任何一个的任何一个的任何一个的任何一个真真真真子集子集子集子集X X，都有，都有，都有，都有 X X Y,Y,则称则称则称则称Y Y完全函数依赖于完全函数依赖于完全函数依赖于完全函数依赖于X X，记作，记作，记作，记作X X

19、 Y Y。若若若若X X Y Y，但，但，但，但Y Y不完全函数依赖于不完全函数依赖于不完全函数依赖于不完全函数依赖于X X，则称，则称，则称，则称Y Y部分函数依赖部分函数依赖部分函数依赖部分函数依赖于于于于X X，记作，记作，记作，记作X X P P Y Y。1919第19页，本讲稿共57页完全函数依赖与部分函数依赖（续）完全函数依赖与部分函数依赖（续）例例:在关系在关系在关系在关系SC(Sno,Cno,Grade)SC(Sno,Cno,Grade)中，中，中，中，由于：由于：由于：由于：Sno Sno GradeGrade，Cno Cno Grade Grade，因此：因此：因此：因此：

20、(Sno,Cno)(Sno,Cno)Grade 2020第20页，本讲稿共57页四、传递函数依赖四、传递函数依赖定义定义 在关系模式在关系模式R(U)R(U)中，如果中，如果中，如果中，如果XY，Y YZ Z，且且且且Y Y X X，Y YX X，则称，则称，则称，则称Z传递函数依赖传递函数依赖传递函数依赖传递函数依赖于于X X。注注注注:如果如果Y YX X，即即即即XY，则，则，则，则Z Z直接依赖直接依赖直接依赖直接依赖于于于于X X。例例:在关系在关系Std(Sno,Sdept,Mname)中，有：中，有：中，有：中，有：Sno Sno Sdept Sdept，Sdept Sdept

21、Mname Mname Mname Mname传递函数依赖于传递函数依赖于传递函数依赖于传递函数依赖于SnoSno2121第21页，本讲稿共57页码码定义定义 设设设设K为关系模式为关系模式为关系模式为关系模式R中的属性或属性中的属性或属性组合。若组合。若K K U，则，则，则，则K K称为称为R R的一个的一个侯选码侯选码（Candidate KeyCandidate Key）。若关系模式）。若关系模式）。若关系模式）。若关系模式R R有多个候选有多个候选码，则选定其中的一个做为码，则选定其中的一个做为主码主码主码主码（Primary key）。）。2222第22页，本讲稿共57页外部码外部

22、码定义定义 关系模式关系模式R R 中属性或属性组中属性或属性组X X 并非并非R R的码，的码，但但X X 是另一个关系模式的码，则称是另一个关系模式的码，则称X X 是是R R 的的外部外部码（码（Foreign keyForeign key），），也称外码。也称外码。2323第23页，本讲稿共57页第四节第四节 关系数据库理论关系数据库理论4.1 数据依赖和规范化数据依赖和规范化4.2 函数依赖函数依赖4.3 关系模式规范化关系模式规范化2424第24页，本讲稿共57页4.3 关系模式规范化关系模式规范化-范式范式n n范式是符合某一种级别的关系模式的集合。范式是符合某一种级别的关系模式

23、的集合。n n关系数据库中的关系必须满足一定的要求。满足关系数据库中的关系必须满足一定的要求。满足不同程度要求的为不同范式。不同程度要求的为不同范式。n n范式的种类：范式的种类：范式的种类：范式的种类：第一范式第一范式第一范式第一范式(1NF)(1NF)第二范式第二范式第二范式第二范式(2NF)(2NF)第三范式第三范式第三范式第三范式(3NF)(3NF)BCBC范式范式范式范式(BCNF)(BCNF)第四范式第四范式第四范式第四范式(4NF)(4NF)第五范式第五范式第五范式第五范式(5NF)(5NF)2525第25页，本讲稿共57页4.3 范式范式n n各种范式之间存在联系：各种范式之间

24、存在联系：n n某一关系模式某一关系模式R为第为第n范式，可简记为范式，可简记为R nNF。2626第26页，本讲稿共57页1NFn n1NF的定义的定义的定义的定义如果一个关系模式如果一个关系模式如果一个关系模式如果一个关系模式R R的所有属性都是的所有属性都是的所有属性都是的所有属性都是不可分的基不可分的基不可分的基不可分的基本数据项本数据项本数据项本数据项，则，则，则，则R 1NF。n n第一范式是对关系模式的第一范式是对关系模式的最起码的要求最起码的要求最起码的要求最起码的要求。不满。不满足第一范式的数据库模式不能称为关系数据库。足第一范式的数据库模式不能称为关系数据库。n n但是满足

25、第一范式的关系模式并不一定是一个好但是满足第一范式的关系模式并不一定是一个好但是满足第一范式的关系模式并不一定是一个好但是满足第一范式的关系模式并不一定是一个好的关系模式。的关系模式。的关系模式。的关系模式。2727第27页，本讲稿共57页2NF例例例例:关系模式关系模式关系模式关系模式 SLC(Sno,Sdept,Sloc,Cno,Grade)SLC(Sno,Sdept,Sloc,Cno,Grade)Sloc Sloc为学生住处，假设每个系的学生住在同一个地方。为学生住处，假设每个系的学生住在同一个地方。为学生住处，假设每个系的学生住在同一个地方。为学生住处，假设每个系的学生住在同一个地方。

26、n n函数依赖包括：函数依赖包括：函数依赖包括：函数依赖包括：(Sno,Cno)(Sno,Cno)f f Grade Grade Sno Sno Sdept Sdept (Sno,Cno)(Sno,Cno)P P Sdept Sdept Sno Sno Sloc Sloc (Sno,Cno)(Sno,Cno)P P Sloc Sloc Sdept Sdept Sloc Sloc2828第28页，本讲稿共57页 2NFn nSLCSLC的码为的码为的码为的码为(Sno,Cno)(Sno,Cno)n nSLCSLC满足第一范式。满足第一范式。满足第一范式。满足第一范式。n n非主属性非主属性非主属

27、性非主属性SdeptSdept和和和和SlocSloc部分函数依赖于码部分函数依赖于码部分函数依赖于码部分函数依赖于码(Sno,Cno)(Sno,Cno)SnoCnoGradeSdeptSlocSLC2929第29页，本讲稿共57页SLC不是一个好的关系模式不是一个好的关系模式(1)(1)插入异常插入异常插入异常插入异常假设假设假设假设SnoSno9510295102，SdeptSdeptISIS，SlocSlocNN的学生还未的学生还未的学生还未的学生还未选课，因课程号是主属性，因此该学生的信息无法插入选课，因课程号是主属性，因此该学生的信息无法插入选课，因课程号是主属性，因此该学生的信息无

28、法插入选课，因课程号是主属性，因此该学生的信息无法插入SLCSLC。(2)删除异常删除异常删除异常删除异常 假定某个学生本来只选修了假定某个学生本来只选修了假定某个学生本来只选修了假定某个学生本来只选修了3 3号课程这一门课。现在因号课程这一门课。现在因号课程这一门课。现在因号课程这一门课。现在因身体不适，他连身体不适，他连身体不适，他连身体不适，他连3 3号课程也不选修了。因课程号是主属号课程也不选修了。因课程号是主属号课程也不选修了。因课程号是主属号课程也不选修了。因课程号是主属性，此操作将导致该学生信息的整个元组都要删除。性，此操作将导致该学生信息的整个元组都要删除。性，此操作将导致该学

29、生信息的整个元组都要删除。性，此操作将导致该学生信息的整个元组都要删除。3030第30页，本讲稿共57页SLC不是一个好的关系模式不是一个好的关系模式(3)(3)数据冗余度大数据冗余度大数据冗余度大数据冗余度大 如果一个学生选修了如果一个学生选修了如果一个学生选修了如果一个学生选修了1010门课程，那么他的门课程，那么他的门课程，那么他的门课程，那么他的SdeptSdept和和和和SlocSloc值就要重复存储了值就要重复存储了值就要重复存储了值就要重复存储了1010次。次。次。次。(4)(4)修改复杂修改复杂修改复杂修改复杂 例如学生转系，在修改此学生元组的例如学生转系，在修改此学生元组的例

30、如学生转系，在修改此学生元组的例如学生转系，在修改此学生元组的SdeptSdept值的同时，还可值的同时，还可值的同时，还可值的同时，还可能需要修改住处（能需要修改住处（能需要修改住处（能需要修改住处（SlocSloc）。如果这个学生选修了）。如果这个学生选修了）。如果这个学生选修了）。如果这个学生选修了K K门课，门课，门课，门课，则必须无遗漏地修改则必须无遗漏地修改则必须无遗漏地修改则必须无遗漏地修改K K个元组中全部个元组中全部个元组中全部个元组中全部SdeptSdept、SlocSloc信息。信息。信息。信息。3131第31页，本讲稿共57页 2NFn n原因：原因：原因：原因：Sde

31、ptSdept、SlocSloc部分函数依赖于码。部分函数依赖于码。部分函数依赖于码。部分函数依赖于码。n n解决方法：解决方法：SLCSLC分解为两个关系模式，以消除这些部分函数分解为两个关系模式，以消除这些部分函数依赖依赖 SC（SnoSno，CnoCno，Grade）SLSL（SnoSno，SdeptSdept，Sloc）3232第32页，本讲稿共57页2NF函数依赖图：SnoCnoGradeSCSLSnoSdeptSloc3333第33页，本讲稿共57页 2NFn n2NF的定义的定义定义定义 若关系模式若关系模式R R 1NF1NF，并且每一个，并且每一个，并且每一个，并且每一个非主

32、非主属性属性都都完全完全完全完全函数依赖于函数依赖于函数依赖于函数依赖于R R的码，则的码，则的码，则的码，则R R 2NF2NF。例：例：SLC(Sno,Sdept,Sloc,Cno,Grade)SLC(Sno,Sdept,Sloc,Cno,Grade)1NF1NF SLC(Sno,Sdept,Sloc,Cno,Grade)SLC(Sno,Sdept,Sloc,Cno,Grade)2NF 2NF SCSC（SnoSno，CnoCno，GradeGrade）2NF2NF SL SL（Sno，SdeptSdept，SlocSloc）2NF2NF3434第34页，本讲稿共57页 第二范式（续）第二

33、范式（续）n n采用采用采用采用投影分解法投影分解法投影分解法投影分解法将一个将一个将一个将一个1NF1NF的关系分解为多个的关系分解为多个2NF2NF的关系，可以的关系，可以的关系，可以的关系，可以在一定程度上在一定程度上减轻原减轻原减轻原减轻原1NF1NF关系中存关系中存关系中存关系中存在的插入异常、删除异常、数据冗余度大、修改复在的插入异常、删除异常、数据冗余度大、修改复在的插入异常、删除异常、数据冗余度大、修改复在的插入异常、删除异常、数据冗余度大、修改复杂等问题。杂等问题。杂等问题。杂等问题。n n将一个将一个将一个将一个1NF1NF关系分解为多个关系分解为多个2NF2NF的关系，的

34、关系，的关系，的关系，并不能并不能完全消除完全消除关系模式中的各种异常情况和数据冗余。关系模式中的各种异常情况和数据冗余。关系模式中的各种异常情况和数据冗余。关系模式中的各种异常情况和数据冗余。3535第35页，本讲稿共57页3NF例：例：例：例：2NF关系模式关系模式关系模式关系模式SL(Sno,Sdept,Sloc)中中n n函数依赖：函数依赖：SnoSnoSdeptSdept SdeptSloc Sno SnoSlocSlocSlocSloc传递函数依赖于传递函数依赖于传递函数依赖于传递函数依赖于SnoSno，即，即，即，即SLSL中存在非主属性中存在非主属性对码的传递函数依赖。对码的传

35、递函数依赖。3636第36页，本讲稿共57页 3NF函数依赖图函数依赖图：SLSnoSdeptSloc3737第37页，本讲稿共57页 3NFn n解决方法解决方法 采用投影分解法，把采用投影分解法，把采用投影分解法，把采用投影分解法，把SLSL分解为两个关系模式，以消分解为两个关系模式，以消分解为两个关系模式，以消分解为两个关系模式，以消除传递函数依赖：除传递函数依赖：除传递函数依赖：除传递函数依赖：SDSD（SnoSno，SdeptSdept）DLDL（SdeptSdept，SlocSloc）SDSD的码为的码为的码为的码为SnoSno，DLDL的码为的码为的码为的码为SdeptSdept

36、。3838第38页，本讲稿共57页 3NFSD的码为的码为Sno，DL的码为的码为Sdept。SnoSdeptSDSdeptSlocDL3939第39页，本讲稿共57页 3NFn n3NF3NF的定义的定义的定义的定义定义定义 关系模式关系模式RURF 中若不存在这样的码中若不存在这样的码中若不存在这样的码中若不存在这样的码X X、属性组、属性组、属性组、属性组Y Y及及及及非主属性非主属性非主属性非主属性Z Z（Z Z Y Y）,使得使得X XY Y，Y X X，Y YZ Z，成立，则称，成立，则称，成立，则称，成立，则称RURF 3NF3NF。(所有所有所有所有非主属性对任何候选关键字都不

37、存在传递函数依非主属性对任何候选关键字都不存在传递函数依非主属性对任何候选关键字都不存在传递函数依非主属性对任何候选关键字都不存在传递函数依赖赖赖赖)例，例，例，例，SL(Sno,Sdept,Sloc)SL(Sno,Sdept,Sloc)2NF 2NF SL(Sno,Sdept,Sloc)3NF SD SD（Sno，Sdept）3NF3NF DL DL（SdeptSdept，SlocSloc）3NF3NF4040第40页，本讲稿共57页 3NFn n如果如果如果如果R R 3NF3NF，则，则，则，则R R也是也是也是也是2NF2NF。n n采用投影分解法将一个采用投影分解法将一个采用投影分解

38、法将一个采用投影分解法将一个2NF2NF的关系分解为多个的关系分解为多个的关系分解为多个的关系分解为多个3NF3NF的关的关的关的关系，可以在系，可以在系，可以在系，可以在一定程度上一定程度上一定程度上一定程度上解决原解决原解决原解决原2NF2NF关系中存在的插入异常、关系中存在的插入异常、关系中存在的插入异常、关系中存在的插入异常、删除异常、数据冗余度大、修改复杂等问题。删除异常、数据冗余度大、修改复杂等问题。删除异常、数据冗余度大、修改复杂等问题。删除异常、数据冗余度大、修改复杂等问题。n n 将一个将一个将一个将一个2NF2NF关系分解为多个关系分解为多个关系分解为多个关系分解为多个3N

39、F3NF的关系后，的关系后，的关系后，的关系后，并不能完全消并不能完全消并不能完全消并不能完全消除除除除关系模式中的各种异常情况和数据冗余。关系模式中的各种异常情况和数据冗余。关系模式中的各种异常情况和数据冗余。关系模式中的各种异常情况和数据冗余。4141第41页，本讲稿共57页BC范式（范式（BCNF）n n定义定义定义定义 设关系模式设关系模式设关系模式设关系模式RURF 1NF1NF，如果对于，如果对于，如果对于，如果对于R R的的的的每个函数每个函数每个函数每个函数依赖依赖依赖依赖X XY Y，若，若，若，若Y Y不属于不属于不属于不属于X X，则，则，则，则X X必含有候选码，那么必

40、含有候选码，那么必含有候选码，那么必含有候选码，那么R R BCNFBCNF。(所有属性都不传递依赖于任何候选关键字所有属性都不传递依赖于任何候选关键字所有属性都不传递依赖于任何候选关键字所有属性都不传递依赖于任何候选关键字)性质：若性质：若性质：若性质：若R R BCNF BCNF，则，则，则，则n nR R中的所有属性（主，非主属性）都完全函数依赖于码中的所有属性（主，非主属性）都完全函数依赖于码中的所有属性（主，非主属性）都完全函数依赖于码中的所有属性（主，非主属性）都完全函数依赖于码n nR R 3NF3NFn n若若若若R R 3NF3NF，R R不一定不一定不一定不一定BCNFBC

41、NF4242第42页，本讲稿共57页3NF与与BCNF的关系的关系n n如果关系模式如果关系模式R BCNF，必定有必定有R 3NFn n如果如果R 3NF，且且R只有一个候选码只有一个候选码，则则R必属于必属于BCNF。4343第43页，本讲稿共57页多值依赖与第四范式（多值依赖与第四范式（4NF）例例:学校中某一门课程由多个教师讲授，他们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。使用相同的一套参考书。关系模式关系模式Teaching(C,T,B)课程课程C、教师、教师T 和和 参考书参考书B4444第44页，本讲稿共57页课课程程C教教师师T参参考考书书B物理物理数学数学计

42、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4545第45页，本讲稿共57页普通物理学普通物理学普通物理学普通物理学光学原理光学原理光学原理光学原理物理习题集物理习题集物理习题集物理习题集普通物理学普通物理学普通物理学普通物理学光学原理光学原理光学原理光学原理物理习题集物理习题集物理习题集物理习题集数学分析数学分析数学分析数学分析微分方程微分方程微分方程微分方程高等代数高等代数高等代数高等代数数学分析数学分析数学分析数学分析微分方程微分方程微分方程微分方程高

43、等代数高等代数高等代数高等代数李李李李 勇勇勇勇李李李李 勇勇勇勇李李李李 勇勇勇勇王王王王 军军军军王王王王 军军军军王王王王 军军军军李李李李 勇勇勇勇李李李李 勇勇勇勇李李李李 勇勇勇勇张张张张 平平平平张张张张 平平平平张张张张 平平平平 物物物物 理理理理物物物物 理理理理物物物物 理理理理物物物物 理理理理物物物物 理理理理物物物物 理理理理数数数数 学学学学数数数数 学学学学数数数数 学学学学数数数数 学学学学数数数数 学学学学数数数数 学学学学 参考书B教师T课程C用二维表表示用二维表表示用二维表表示用二维表表示Teaching 4646第46页，本讲稿共57页多值依赖与第四范

44、式（续）多值依赖与第四范式（续）n nTeachingTeaching BCNF:BCNF:n nTeachTeach具有唯一候选码具有唯一候选码具有唯一候选码具有唯一候选码(C(C，T，B)B)，即全码即全码即全码即全码n nTeaching模式中存在的问题模式中存在的问题 (1)(1)数据冗余度大数据冗余度大：有多少名任课教师，参考书：有多少名任课教师，参考书就要存储多少次就要存储多少次 4747第47页，本讲稿共57页多值依赖与第四范式（续）多值依赖与第四范式（续）(2)(2)插入操作复杂插入操作复杂插入操作复杂插入操作复杂：当某一课程增加一名任课教师时，该课程有：当某一课程增加一名任课

45、教师时，该课程有：当某一课程增加一名任课教师时，该课程有：当某一课程增加一名任课教师时，该课程有多少本参照书，就必须插入多少个元组。多少本参照书，就必须插入多少个元组。多少本参照书，就必须插入多少个元组。多少本参照书，就必须插入多少个元组。例如，物理课增加一名教师刘关，需要插入两个元组：例如，物理课增加一名教师刘关，需要插入两个元组：例如，物理课增加一名教师刘关，需要插入两个元组：例如，物理课增加一名教师刘关，需要插入两个元组：（物理，刘关，普通物理学）（物理，刘关，普通物理学）（物理，刘关，普通物理学）（物理，刘关，普通物理学）（物理，刘关，光学原理）（物理，刘关，光学原理）（物理，刘关，光

46、学原理）（物理，刘关，光学原理）4848第48页，本讲稿共57页多值依赖与第四范式（续）多值依赖与第四范式（续）(3)(3)删除操作复杂删除操作复杂删除操作复杂删除操作复杂：某一门课要去掉一本参考书，该课程有多：某一门课要去掉一本参考书，该课程有多：某一门课要去掉一本参考书，该课程有多：某一门课要去掉一本参考书，该课程有多少名教师，就必须删除多少个元组少名教师，就必须删除多少个元组少名教师，就必须删除多少个元组少名教师，就必须删除多少个元组(4)(4)修改操作复杂修改操作复杂修改操作复杂修改操作复杂：某一门课要修改一本参考书，该课程有多：某一门课要修改一本参考书，该课程有多：某一门课要修改一本

47、参考书，该课程有多：某一门课要修改一本参考书，该课程有多少名教师，就必须修改多少个元组少名教师，就必须修改多少个元组少名教师，就必须修改多少个元组少名教师，就必须修改多少个元组 n n产生原因：产生原因：存在存在存在存在多值依赖多值依赖多值依赖多值依赖4949第49页，本讲稿共57页多值依赖多值依赖n n定义定义定义定义 设设设设R(U)R(U)是一个属性集是一个属性集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，上的一个关系模式，上的一个关系模式，X X、Y Y和和和和Z Z是是是是U U的的的的子集，并且子集，并且子集，并且子集，并且Z ZU UX XY Y，多值依赖多

48、值依赖多值依赖多值依赖 X XY Y成立当且仅当成立当且仅当成立当且仅当成立当且仅当对对对对R R的的的的任一关系任一关系任一关系任一关系r，r在（在（在（在（X X，Z Z）上的每个值对应一组）上的每个值对应一组）上的每个值对应一组）上的每个值对应一组Y Y的值，的值，的值，的值，这组值仅仅决定于这组值仅仅决定于这组值仅仅决定于这组值仅仅决定于X X值而与值而与值而与值而与Z Z值无关。值无关。值无关。值无关。例例例例 TeachingTeaching（C,T,BC,T,B）对于对于对于对于C C的每一个值，的每一个值，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，

49、而不论有一组值与之对应，而不论有一组值与之对应，而不论B B取何值取何值取何值取何值5050第50页，本讲稿共57页多值依赖（续）多值依赖（续）n 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若若XY，而，而Z，则称，则称 XY为为平凡的多值依赖平凡的多值依赖否则称否则称XY为为非平凡的多值依赖非平凡的多值依赖5151第51页，本讲稿共57页二、第四范式（二、第四范式（4NF）n n定义定义定义定义 关系模式关系模式关系模式关系模式RURF 1NF1NF，如果对于，如果对于，如果对于，如果对于R R的每个非平凡多值依赖的每个非平凡多值依赖的每个非平凡多值依赖的每个非平凡多值依

50、赖X XY Y（Y Y X），），），），X都都都都含有候选码，则含有候选码，则含有候选码，则含有候选码，则R R 4NF4NF。n n如果如果如果如果R R 4NF 4NF，则则则则R R BCNF BCNF。5252第52页，本讲稿共57页第四范式（续）第四范式（续）例：例：例：例：Teach(C,T,B)Teach(C,T,B)4NF 4NF 存在非平凡的多值依赖存在非平凡的多值依赖存在非平凡的多值依赖存在非平凡的多值依赖C CT T，且，且，且，且C C不是候选码。不是候选码。不是候选码。不是候选码。n n用投影分解法把用投影分解法把用投影分解法把用投影分解法把TeachTeach分解