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1、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2 2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 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 函数依赖定义、逻辑蕴含、码、armstrong公理、常用范式和关系模式分解方法考试重点 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3 3 学习本章的目的： 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） 要建合适的表，需要学习规范化理论4 47.1 关系模式中的常见
2、问题考点1 关系模式设计的常见问题已知数据库要存储 教师的姓名和地址，还要存储教师教的课程号和课程 设计的关系模式：T（TNAME,ADDRESS,CNO,CNAME) 其中，TNAME-教师姓名，ADDRESS-教师地址，CNO-任教课程号，CNAME-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
3、数据结构6 6 该关系模式可能出现如下问题： 数据冗余 更新异常（多个记录更新，容易产生数据不一致） 插入异常：TNAME,CNO码，某个教师没上课，CNO为空，不能插入） 删除异常：某个教师课程全部删除，教师的地址姓名信息全部删除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7 7如何设计一个好的关系模式，如何设计一个好的
4、关系模式，需要学习规范化理论需要学习规范化理论考题1、下列哪一条不是由于关系模式设计不当所引起的问题？ A）数据冗余 B）插入异常 C）更新异常 D）丢失修改 D 2009.032、由于关系模式设计不当所引起的插入异常指的是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中C、没经授权的用户对关系进行插入D、插入操作因为违反完整性约束条件而遭到拒绝B 2008.09 2005.098 83、下列哪些条是由于关系模式设计不当引起的问题？I、数据冗余 II、插入异常 III、删除异常IV、丢失修改 V 级联回滚A、仅II和III
5、 B、仅I、II和III C、仅I、IV和V D、仅II、III和IVB 2008.044、由于关系模式设计不当所引起的更新异常指的是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据库不一致C、未经授权的用户对数据进行了更新D、对数据的更新因为违反完整性约束条件而遭到拒绝B 2007.099 9 下列关于规范化理论的叙述中，哪一条是不正确的？ A）规范化理论是数据库设计的理论基础 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 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 D）在数据库设计中，有时候会降低
6、规范化程度而追求高查询性能 B 2009.04，2008.09 1010考点2 函数依赖 例 在关系模式R（SNO,NAME,AGE)中， 根据语义 一个SNO值对应一个AGE值，不可能出现一个SNO值对应两个AGE值，我们称 SNO函数决定AGE，写作SNO-AGE或AGE函数依赖于SNO 如果一个AGE对应一个SNO,但我们决不能认为AGE函数决定SNO，因为它不符合语义 1111 函数依赖定义 设R(U）是属性集U上的一个关系模式，X和Y均为U的子集。若对于R（U）的任一个可能的关系r,r中不可能有两个元组在X中的属性值相等，而在Y中的属性值不等，那么称X函数决定Y XY,或Y函数依赖于
7、X X为决定因素1212一、函数依赖例如：学生（Sno，Sname，Sdept，Sage）1313n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 SdeptSdept。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
8、 SdeptSdeptn或者说，或者说， Sname Sname 和和 SdeptSdept函数依赖于函数依赖于SnoSnoSno Sno Sname Sname， Sno Sno SdeptSdept几个术语和符号l如果 XY，则 X 叫做决定因素（Determinant）1414l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 二、平凡函数依赖与非平凡函数依赖l如果 XY，但 Y X，则称 XY 是非平凡的函数依赖1515l如果如果 XYXY，但，但 Y Y X, X, 则称则称
9、XY XY 是是平凡的函数平凡的函数依赖依赖例：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） CnoCno三、完全函数依赖与部分函数依赖定义5.2 在关系模式 R（U）中，如果XY，并且对于 X 的任何一个真子集X，都有 X Y, 则称 Y 完全函数依赖于 X，记作： X F Y 若XY，但Y不完全函数依赖于X，则称 Y 部分函数依
10、赖于X，记作： X P Y1616三、完全函数依赖与部分函数依赖例: 在关系 SC（Sno， Cno， Grade）中， 用X 表示（Sno， Cno），用Y 表示 Grade，那么， （Sno， Cno） Grade但是 Sno Grade，Cno Grade， 因此 （Sno， Cno） F Grade 1717四、传递函数依赖定义5.3 在关系模式R(U)中，如果XY，YZ，且Y X，YX，则称 Z 传递函数依赖于X。注: 如果YX， 即 XY，则称Z 直接函数依赖于X。例: 在关系 Std（Sno, Sdept, Mname）中，有：Sno Sdept，Sdept Mname Mnam
11、e 传递函数依赖于Sno1818五、函数依赖的逻辑蕴含 设R是一个关系模式，X,Y是U中属性组，F是函数依赖集，若在R的任何一个满足F中函数依赖的关系r上，都有函数依赖X-Y成立，则称F逻辑蕴含X-Y（F推导出X-Y) 例如 关系模式S(SNO,NAME,AGE,DNO,DEAN),其属性组上的函数依赖集为 F=SNO-NAME,SNO-AGE,SNO-DNO,DNO-DEAN SNO-DEAN就是F所逻辑蕴含(推导出）的一个函数依赖在关系模式R中为F所逻辑蕴含的函数依赖全体称为F闭包，F+1919 码定义 设 K 为关系模式 R中的属性或属性组合。若 K U，并且不存在K的真子集决定U，则
12、K 称为 R 的一个侯选码(Candidate Key)。若关系模式 R 有多个候选码，则选定其中的一个做为主码（Primary key）。 主属性与非主属性 全码（ALL KEY）：主码为关系模式所有属性2020 例：关系模式CSZ(CITY,ST,ZIP)其属性组上的函数依赖为 F=（CITY,ST)-ZIP,ZIP-CITY 推导后(CITY,ST)和（ST,ZIP)为候选码，所以CITY,ST,ZIP都是主属性 2121Armstrong公理系统（推理规则） 设F是属性组U上的一组函数依赖，有如下推理规则 自反律：若Y X U,则X-Y为F逻辑蕴含（推导出） 增广律:若X-Y为F逻辑蕴
13、含，且Z U,则XZ-YZ为F逻辑蕴含 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2222 例：关系模式CSZ(CITY,ST,ZIP)其属性组上的函数依赖为 F=（CITY,ST)-ZIP,ZIP-CITY证明 (ST,ZIP)是候选码 1、ZIP-CITY F中已知 2、(ST,ZIP)-(ST,CITY) 增广律 3、（ST,ZIP)-(ST,CITY,ZIP) 增广律2323Armstrong的推论 合并规则：X-Y,Y-Z,则X-YZ 伪传递规则：X-Y,WY-Z,则XW-Z 分解规则：X-Y,Z Y,则X-Z关系模式码的确定1、找出F集合的所有决定因素，即-左边
14、属性，组合为U12、从U1中找出最小属性组K，使K-U则K为候选码，再找出其他候选码2424考题1、下列哪一条不属于Armstrong公理系统中的基本推理规则？A、若Y X,则X-YB、若X-Y，则XZ-YZC、若X-Y,且Z Y,则X-ZD、若X-Y，且Y-Z，则X-ZA 自反律 B 增广律 C分解律 D 传递律C 2009.0325252、Armstrong公理系统中的增广律的含义:设R是一个关系模式，X,Y是U中属性组，若X-Y为F所逻辑蕴含，且Z U，则【1】为F所逻辑蕴含XZ-ZY 2008.093、下列关于部分函数依赖的叙述中，哪条是正确的？A、若X-Y,且存在Y的真子集Y,X-Y
15、,则Y对X部分函数依赖B、若X-Y,且存在Y的真子集Y,X-Y,则Y对X部分函数依赖C、若X-Y,且存在X的真子集X，X-Y,则Y对X部分函数依赖D、若X-Y,且存在X的真子集X，X-Y,则Y对X部分函数依赖C 2007.0926263、设有关系模式R（B，C，M，T，A，G），根据语义有如下函数依赖集：F=B-C,(M,T)-B,(M,C)-T,(M,A)-T,(A,B)-G,关系模式R的码是【1】（1）取出函数依赖的左部，B,M,T,C,A(2)找出最小组合决定其他属性，M，A27274、下列关于函数依赖的叙述中，哪一条是不正确的？A、若X-Y,Y-Z,则X-ZB、若X-Y,YY,则X-Y
16、C、若X-Y,XX,则X-YD、若XX,则X-XA 传递 B 分解 D 自反律C 2007.045、下列关于关系模式的码和外码的叙述中，哪些是正确的I 主码可以是单个属性，也可以是属性组II 外码可以是单个属性，也可以是属性组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模式的所有属性A）I和II B）I、II和III C）I、II和IV D）I、III和IVA 28286、下列关于关系模式的码的叙述中，哪一项是不正确的？ A）当候选码多于一个时，选定其中一个作为主码 B）主码可以是单个属性，也可以是属性组 C）不包含在主码中的属性称为非主属性 D）若一个关系模式中的所有属性构成码，则称为全码C 不包含在任何码中的属性2929考点3 1NF、2NF,3NF,BCNF 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，消除不合适的数据依赖 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，称为不同的范式3030 1NF范式 如果关系模式R的所有属性都是不可再分解的，则称R属于第一范式
