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1、DataBase魏英 tutor_ 7952616 第五章 关系的规范化 教学内容 理解关系规范化的必要性 掌握函数依赖的有关概念 掌握1NF，2NF，3NF，BCNF和4NF的定义 掌握关系模式的分解方法 教学重点 关系模式的分解方法 教学难点 关系模式的范式DataBase魏英 tutor_ 7952616 关系规范化 一个工资报表的实例工程号 工程名称职工 号姓名职务小时工资 率工时实发 工 资 A1花园大厦1001齐光 明工程 师65138451002李思岐技术 员60169601004葛宇洪律师60191140小计2945A2立交桥1001齐光 明工程 师65159751003鞠明亮
2、工人5517935小计1910A3临江饭 店1002李思岐技术 员601810801004葛宇洪律师6014840小计1920总 计6775DataBase魏英 tutor_ 7952616 关系规范化 按照工资报表设计一个表工程号 工程名称职工 号姓名职务小时工资 率工时实发 工 资 A1花园大厦1001齐光 明工程 师65138451002李思岐技术 员60169601004葛宇洪律师60191140A2立交桥1001齐光 明工程 师65159751003鞠明亮工人5517935A3临江饭 店1002李思岐技术 员601810801004葛宇洪律师6014840工程号 工程名称职工 号姓名
3、职务小时工资 率工时A1花园大厦1001齐光 明工程 师6513A1花园大厦1002李思岐技术 员6016A1花园大厦1004葛宇洪律师6019A2立交桥1001齐光 明工程 师6515A2立交桥1003鞠明亮工人5517A3临江饭 店1002李思岐技术 员6018A3临江饭 店1004葛宇洪律师6014设计一个关系模式R(工程号，工程名称，职工号，姓名，职务，小时工资率， 工时)DataBase魏英 tutor_ 7952616 关系规范化 典型问题 数据冗余：如果一个职工参与多个工程项目，那么这 个职工的职工号，姓名，职务和小时工资率就要重复 几次存储。 操作异常 修改异常：一个职工参与了
4、多个工程项目，如果其职务发 生变化，就必须修改多个元组，否则就会产生数据不一致 插入异常：一个新来的职工尚未参与任何工程项目，那么 要将其职工号，姓名，职务和小时工资率存储到关系中时 ，在工程号和工程名称属性上就没有值(空值) 删除异常：如果一个职工只参与一个工程项目，要取消其 任务时，将同时删除其职工号，姓名，职务和小时工资信 息DataBase魏英 tutor_ 7952616 关系规范化 改进后的关系模式工程号 工程名称A1花园大厦 A2立交桥A3临江饭 店职工 号姓名职务小时工资 率 1001齐光 明工程 师651002李思岐技术 员601003鞠明亮工人551004葛宇洪律师60工程
5、(工程号，工程名称)职工(职工号，姓名，职务，小时工资率)工程号职工 号工时A1100113 A1100216 A1100419A2100115A2100317A3100218A3100414报酬(工程号，职工号，工时)DataBase魏英 tutor_ 7952616 关系规范化 关系规范化是从微观角度研究关系模式中属性与 属性之间的函数依赖性，判断关系模式中设计的 合理性，解决数据库设计的优化问题 规范化是通过一组不同级别的范式判定关系规范 化的程度，确认产生数据异常的原因，并通过关 系模式的分解方法，消除数据异常 规范化设计理论主要包括三方面内容：数据依赖 ，范式和模式设计方法DataB
6、ase魏英 tutor_ 7952616 函数依赖 在数据依赖中，函数依赖(Functional Dependency)是最基本、最重要的一种依赖 定义：设有关系模式R(U)，U是属性集合，X和 Y是U的子集，对于R(U)的任意一个可能的关系 r，如果r中不存在两个元组t和s，使得 tX=sX而tYsY，则称属性集X函数 决定属性集Y，或称属性集Y函数依赖属性集X， 记为XYDataBase魏英 tutor_ 7952616 函数依赖 例5.1：学生关系模式为学生(学号，姓名，性 别，系名称，系地址) 学号 姓名性 别系名称 系地址101张 三男计算 机C102李四男计算 机C103王五女计算
7、 机C104赵 六女经管B105张 三女理学A学生关系的FD集为： FD= 学号姓名， 学号性别， 学号系名称， 学号系地址 系名称系地址也可记为： 学号姓名，性别，系名称，系地址 系名称系地址DataBase魏英 tutor_ 7952616 函数依赖 函数依赖是关系模式R上属性之间需要满足的约 束条件，属于语义范畴的概念，只能根据语义来 确定 若XY且YX，则记为XY 例：设有关系模式R(A，B，C，D)，在R的关系 中，属性值之间存在以下联系：A值与B值有一对 多联系，C值与D值有一对一联系，试根据这些规 则写出R的FD集 A值与B值有一对多联系：BA C值与D值有一对一联系：CD和DC
8、，或CDDataBase魏英 tutor_ 7952616 函数依赖与主码的联系 实际上，FD是主码概念的推广，是属性之间所发 生的联系 设关系模式R的属性集是U，X是U的一个子集 如果XU在R上成立，则称X是R的一个超码 如果XU在R上成立，但对于X的任一真子集X1都有 X1U不成立，则称X是R的一个候选码DataBase魏英 tutor_ 7952616 函数依赖图学号 姓名 性别 系名称 系地址主码与非主属性之间的函数依赖其它属性之间的函数依赖如果A是关系模式R中候选码的属性，则称A是R的主 属性，否则，称A是R的非主属性之间的函数依赖DataBase魏英 tutor_ 7952616
9、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，且YX，则称XY是平凡函数依赖 在关系模式R(U)中，对于U的子集X和Y，如果 XY，且YX，则称XY是非平凡函数依赖 对于任意关系模式，平凡函数依赖都必然成立DataBase魏英 tutor_ 7952616 完全函数依赖 在关系模式R(U)中，对于U的子集X和Y，如果 XY，并且对于X的任何真子集X，都不存在 XY，则称Y完全函数依赖于X，否则称Y部分 函数依赖于X 例5.2：已知关系模式成绩(学号，姓名，课程 号，课程名称，学时，分数)，其FD集为： 学号姓名 课程号课程名称，学时 学号，课程号分数 学号
10、，课程号姓名 学号，课程号课程名称，学时fff pp学号 姓名 课程号 课程名称 学时 分数DataBase魏英 tutor_ 7952616 传递函数依赖 在关系模式R(U)中，对于U的子集X、Y和Z，如 果XY，YZ，且YX，ZY，不存在YX，则 称Z传递函数依赖于X 例5.3：已知关系模式SDP(学号，姓名，系名 称，系地址)，其FD集为： 学号姓名，系名称，系地址 系名称系地址学号系地址t学号 姓名 系名称 系地址DataBase魏英 tutor_ 7952616 关系模式的范式 衡量关系模式好坏的标准就是模式的范式 (Normal Forms) 范式的种类与数据依赖有着直接联系 基于
11、FD的范式：1NF，2NF，3NF，BCNF 基于多值依赖的范式：4NF 一个低一级范式的关系模式，通过模式分解可以 转换为若干个高一级范式的关系模式的集合，这 种过程就叫做规范化DataBase魏英 tutor_ 7952616 第一范式 定义：在关系模式R的每个关系r中，如果每个属 性值都是不可再分的原子值，则称R为第一范式 的模式，即R1NF 1NF是关系模式应具备的最基本条件，满足1NF 的关系称为规范化的关系，否则称为非规范化的 关系 满足1NF的关系中所有非主属性都依赖于码DataBase魏英 tutor_ 7952616 第一范式 将非规范化关系转换成1NF：P131 工资(工程
12、号，工程名称，职工号，姓名，职务，小 时工资率，工时)工程号 工程名称职工 号姓名职务小时工资 率工时A1花园大厦1001齐光 明工程 师6513A1花园大厦1002李思岐技术 员6016A1花园大厦1004葛宇洪律师6019A2立交桥1001齐光 明工程 师6515A2立交桥1003鞠明亮工人5517A3临江饭 店1002李思岐技术 员6018A3临江饭 店1004葛宇洪律师6014DataBase魏英 tutor_ 7952616 第一范式 FD集 工程号工程名称 职工号姓名，职务，小时工资率 工程号，职工号工程名称，姓名，职务，小时工资 率，工时工程号 工程名称 职工号 姓名 职务 小时
13、工资率 工时DataBase魏英 tutor_ 7952616 第一范式 分析 满足1NF的关系中可能存在大量数据冗余，将导致数 据异常(修改、插入、删除)和数据不一致性 产生上述问题的原因为关系中存在部分函数依赖DataBase魏英 tutor_ 7952616 第二范式 定义：如果关系模式R1NF，且每个非主属性 完全函数依赖于候选码，则称R为第二范式的模 式，即R2NF 算法：将关系模式R分解成2NF模式集 设有关系模式R(U)，主码是W，R上还存在FD XZ ，其中Z是非主属性，XW，则WZ就是一个局部函 数依赖，此时应把R分解成两个模式 R1(X,Z)：主码是X R2(Y)：其中Y=
14、U-Z，主码仍是W，外码是X(参考R1) 如果R1和R2还不是2NF，则重复上述过程，直到数 据库模式中每一个关系模式都是2NF为止DataBase魏英 tutor_ 7952616 第二范式 将1NF转换成2NF：P133 工资(工程号，工程名称，职工号，姓名，职务，小 时工资率，工时)1NF 工程(工程号，工程名称)2NF 职工(职工号，姓名，职务，小时工资率)2NF 报酬(工程号，职工号，工时)2NF工程号 工程名称工程号 职工号 工时职工号 姓名 职务 小时工资率DataBase魏英 tutor_ 7952616 第二范式 第二范式的关系可能还会存在数据冗余现象，可能引起 修改异常、插入异常和删除异常工程号 工程名称A1花园大厦 A2立交桥A3临江饭 店职工 号姓名职务小时工资 率 1001齐光 明工程 师651002李思岐技术 员601003鞠明亮工人551004葛宇洪律师60工程
