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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,本部分占总分的8% 主要内容： 规范化理论概述 函数依赖 关系模式分解 数据库设计过程,3,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,4,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,7.1 关系模式中的常见问题,6,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
2、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,7,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,如何设计一个好的关系模式， 需要学习规范化理论,8,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
3、新异常 D）丢失修改 D 2009.03 2、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 2005.09,9,3、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 B、仅I、II和III C、仅I、IV和V D、仅II、III和IV B 2008.04 4、由于关系模式设计不当所引
4、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 2007.09,10,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，有时候会降低规范化程度而追求高查询性能 B 2009.04，2008.09,11,考点2 函数依赖,例 在关系模式R（
5、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,12,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X X为决定因素,13,一、函数依赖,例如：学生（Sno，Sname，Sdept，Sage）,由于在所有的元组中
6、，Sno都是唯一的，因此，Sno函数确定Sname 和 Sdept。,如果规定Sname不能重复，那么在所有的元组中Sname也都是唯一的，可以说，Sname函数确定Sdept，或者说， Sdept函数依赖于Sname 记作： Sname Sdept,或者说， Sname 和 Sdept函数依赖于Sno,Sno Sname， Sno Sdept,14,几个术语和符号,如果 XY，则 X 叫做决定因素（Determinant）,如果 XY ， Y X ，则记作： X Y,如果Y不函数依赖于X，则记作： XY,15,二、平凡函数依赖与非平凡函数依赖,如果 XY，但 Y X，则称 XY 是非平凡的函
7、数依赖,如果 XY，但 Y X, 则称 XY 是平凡的函数依赖,例：在关系 SC（Sno, Cno, Grade）中，,非平凡函数依赖：（Sno, Cno） Grade,平凡函数依赖： （Sno, Cno） Sno,（Sno, Cno） Cno,16,三、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 部分函数依赖于X，记作： X P Y,17,三、完全函数依赖与部分函数依赖,例: 在关系 SC（Sno， Cno， Grade）
8、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,18,四、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 Mname 传递函数依赖于Sno,19,五、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
9、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+,20,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 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
10、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,21,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,22,Armstrong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,23
11、,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,24,Armstrong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-左边属性，组合为U1 2、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,25,考题,1
12、、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-Y B、若X-Y，则XZ-YZ C、若X-Y,且Z Y,则X-Z D、若X-Y，且Y-Z，则X-Z A 自反律 B 增广律 C分解律 D 传递律 C 2009.03,26,2、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 2008.09 3、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,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
13、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 2007.09,27,3、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，A,28,4、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-Z B、若X-Y,YY,则X-Y C、若X-Y,XX,则X-Y D、若XX,则X-X A 传递
14、B 分解 D 自反律 C 2007.04 5、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IV A,29,6、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
15、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,30,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,31,1NF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，简称1NF，记做R1NF。 满足1NF的关系为规范化的关系，否则为非规范化的关系 1NF的模式是关系数据库的最基本要求，不是理想的模式，可能存在部分函数依赖，存在冗余和更新异常,32,例如：学生关系S（学号，姓名，成绩），其中属性成绩又分为英语、数学和语文三个数据项， 由于存在属性再分，所以关系模式S不是1NF，即S1NF 例题：下列关于1NF的叙述中，哪条不正确 A、满足1NF中的关系可以包含复合属性 B、满足1NF中的关系不可以包含复合属性 C、满足1NF的关系称为规范化关系，否则称为非规范化关系 D、不满足1NF的数据库模式不能称为关系数据库 A,33,2NF 关系模式R1NF，且每个非主属性完全依赖于码，则称R属于2NF 判断关系是否属于2NF 关系SC(Sno,Cno,Grade,Sdept) F=(Sno,Cno)-Grade,Sno-Sdept 判断步骤(1)：找出所
