《数据库课件第6章 (1)关系数据理论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据库课件第6章 (1)关系数据理论（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章 关系数据理论,本章学习目的和要求 关系模式中可能存在的问题 为何存在这些问题 函数依赖 关系模式的规范形式 关系模式的规范化,第六章 关系数据理论,6.1 问题的提出6.2 规范化6.3 数据依赖的公理系统6.4 模式的分解6.6 小结 本章重点: 6.1 节和6.2 节,6.1 问题的提出,一、概念回顾,数据模型是数据库系统的核心和基础，数据库中用数据模型来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。,现实世界,信息世界,机器世界,第一层抽象,第二层抽象,事物及特性,实体及属性,记录（元组）及属性（字段）,关系数据库：基于关系模型的数据库，利 用关系来描述现实世界。,关系：描述实体、属性
2、、实体间的联系。从形式上看，它是一张二维表。,关系模式：用来定义关系。,关系模式由五部分组成，即它是一个五元组： R(U, D, DOM, F),R：关系名,U：组成该关系的属性名集合,D：属性组U中属性所来自的域,DOM：属性向域的映象集合,F： 属性间数据的依赖关系集合,关系模式R（U, D, DOM, F） 简化为一个三元组： R（U, F）当且仅当U上的一个关系r 满足F时，r称为关系模式 R（U, F）的一个关系,二、问题的提出针对具体问题，依照概念阶段设计得到的概念结构以及所选择的RDBMS构造优化的关系模式，这是数据库逻辑设计设计过程中要考虑的问题。,关系数据库的规范化理论数据库
3、逻辑设计的一个有力工具。,三、数据依赖,1、什么是数据依赖 数据依赖是一个关系内部属性和属性之间的一种约束关系，是通过一个关系中属性间值的相等与否体现出来的数据间的相互关系。由现实系统中属性间相互联系的语义决定。,2、数据依赖的类型函数依赖（Functional Dependency，简记为FD）多值依赖（Multivalued Dependency，简记为MVD）其他,四、数据依赖对关系模式的影响,例：学校数据库的语义： 一个系有若干学生， 一个学生只属于一个系； 一个系只有一名主任； 一个学生可以选修多门课程， 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。,学生的学号：S
4、no、所在系：Sdept、 系主任姓名：Mname、课程名：Cname、 成绩：Grade 假设描述学校的数据库用单一的关系模式 ： Student （U、F）U Sno, Sdept, Mname, Cname, Grade ,关系模式Student（U, F）中存在的问题, 数据冗余太大浪费大量的存储空间 例：每一个系主任（ Mname ）的姓名重复出现,见表, 更新异常数据冗余 ，更新数据时，更新一个元组却要求更新多个元组。维护数据完整性代价大。,见表,例：如果某学生要转系，则要修改多行., 插入异常（Insertion Anomalies）该插的数据插不进去 例：如果一个系刚成立，尚无
5、学生，我们就无法把这个系及其系主任的信息存入数据库。,见表, 删除异常 不该删除的数据不得不删,见表,例：如某学生只选了一门课，现要删除学生的该门选课，则该学生信息亦被删除。,结论：Student关系模式有很多不足之处，不是一个好的模式。,所希望的模式：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。,原因：由存在于模式中的某些数据依赖引起的 属性组U上的一组依赖关系F： F Sno Sdept, Sdept Mname, (Sno, Cname) Grade ,解决方法：通过分解关系模式来消除其中不合适 的数据依赖。,6.2 规范化,规范化理论正是用来改造关系模式，通过分解关系模式
6、来消除其中不合适的数据依赖，以解决插入异常、删除异常、更新异常和数据冗余问题。,6.2.1 函数依赖,一、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四、传递函数依赖,一、函数依赖,定义6.1 设R(U)是一个属性集U上的关系模式，X和Y是U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r，r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等， 而在Y上的属性值不等， 则称 “X函数确定Y” 或 “Y函数依赖于X”，记作XY。 X称为这个函数依赖的决定属性。 Y=f(x),说明：,1. 函数依赖不是指关系模式R的某个或某些关系实例满足的约束条件，而是指R的所有关系实例均要满足的约束条
7、件。2. 函数依赖是语义范畴的概念。只能根据数据的语义来确定函数依赖。 例如“姓名年龄”这个函数依赖只有在不允许有同名人的条件下成立,3. 数据库设计者可以对现实世界作强制的规定。例如规定不允许同名人出现，函数依赖“姓名年龄”成立。所插入的元组必须满足规定的函数依赖，若发现有同名人存在， 则拒绝装入该元组。,例: Student(Sno, Sname, Ssex, Sage, Sdept) 假设不允许重名，则有:Sno Ssex， Sno Sage , Sno Sdept， Sno Sname, Sname Ssex， Sname SageSname Sdept 但Ssex Sage 若XY，
8、并且YX, 则记为XY。 若Y不函数依赖于X, 则记为XY。,二、平凡函数依赖与非平凡函数依赖,在关系模式R(U)中，对于U的子集X和Y，如果XY，但Y X，则称XY是非平凡的函数依赖若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,平凡函数依赖与非平凡函数依赖（续）,对于任一关系模式，平凡函数依赖都是必然成立的，它不反映新的语义，因此若不特别声明， 我们总是讨论非平凡函数依赖。,三、完全函数依赖与部分函数依赖,定义
9、6.2 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 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。,例: 在关系SC(Sno, Cno, Grade)中， 由于：Sno Grade，Cno Grade， 因此：(Sno, Cno) Grade,四、传递函数依赖,定义6.3 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Z直接依赖X。,例: 在关系Std(Sno, Sdept, Mname)中，有：Sno Sdept，Sdept Mname Mname传递函数依赖于Sno,6.2.2 码,定义6.4 设K为关系模式R(U,F)中的属性或属性组合。若K 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，则选定其中的一个做为主码（Primary key）。主属性与非主属性ALL KEY,外部码,定义6.5 关系模式 R 中属性或属性组X 并非 R的码，但 X 是另一个关系模式的码，则称 X 是R 的外部码（Foreign key）也称外码主码又和外部码一起提供了表示关系间联系的手段。,
