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1、数据库系统与应用第8章 数据库设计理论 l 8.1 E-R模型 l 8.2 关系规范化理论基础 l 8.3 多值函数依赖与4NF l 8.4 连接依赖和5NF l 小结第8章.内容目录E-R模型的基本元素 (1)8.1 E-R模型 l E-R模型反映的是现实世界的事物及其联系,其构成 元素有:实体、属性和联系。l 实体是客观世界中描述客观事物的概念，是一个数 据对象 l在E-R模型中，实体用方框表示，方框内注明实体的名称 .例如：医生实体表示如图 E-R模型的基本元素 (2)8.1 E-R模型 l 属性指实体具有的某种特性。属性用来描述一个实 体。例如，医生实体的属性表示如图 l在E-R图中，
2、属性用椭圆形框表示， l并用无向边将属性与对应的实体连接起来， l实体的主键用下划线加以标注。E-R模型的基本元素 (3)8.1 E-R模型 l联系表示一个或多个实体之间的关联关系。 例如，患者与医生之间的关系表示如图。 l在E-R图中，联系用菱形框表示， l并用无向边将其与相关的实体连接起来， l联系也可能会有属性，用于描述联系的特征。属性的分类(1)8.1 E-R模型 l简单属性和复合属性 l简单属性是不可再分的属性 l复合属性是可以再划分为更小的部分（即属性可以嵌套 ）属性的分类(2)8.1 E-R模型 l单值属性和多值属性单值属性是指同一实体的属性只能取一个值 多值属性是指同一个实体的
3、某些属性可能对 应一组值 .多值属性用双椭圆形表示，具有多个电话号 码的患者实体表示如图 属性的分类(3)8.1 E-R模型 l多值属性的变换通常有两种方法 l将原来的多值属性用几个新的单值属性来表示。例如患者的联系电话可以用家庭电话、办公电话、移 动电话等进行分解 属性的分类(4)8.1 E-R模型 l将原来的多值属性用一个新的实体类型表示.这个新的 实体类型和原来的实体类型之间是1N联系，新的实 体依赖于原来的实体而存在，因此称新的实体为弱实 体。在E-R模型中，弱实体用双线矩形框表示，与弱实 体相关的联系用双菱形框表示 属性的分类(5)8.1 E-R模型 l派生属性:通过具有相互依赖的属
4、性推导出来的 属性称为派生属性（Derived Attribute）.派生 属性用虚线椭圆形与实体相连，如图 属性的分类(6)8.1 E-R模型 l空值属性:当实体在某个属性上没有值时应该使 用空值（Null Value）。 l例如，新应聘到医院的医生尚未分配岗位，则该 医生的所属科室的属性值应该为空值Null，表示 未知或无意义 l 8.1 E-R模型 l 8.2 关系规范化理论基础 l 8.3 多值函数依赖与4NF l 8.4 连接依赖和5NF l 小结第8章.内容目录关系模式设计中的问题8.2 关系规范化理论基础 l在关系数据库中，如果一个关系模式设计得 不好，则容易出现数据冗余、异常和
5、不一致的 问题。 【例】设有一个医生与患者之间的就诊关系模 式R（Dname，Dlevel，Dsal，Pname，Fsum）。 其属性分别表示医生姓名、医生职称级别、医 生工资、患者姓名、诊治费用 关系模式设计中的问题8.2 关系规范化理论基础 关系模式设计中的问题8.2 关系规范化理论基础 l可以确定以下函数依赖： F = Dname,PnameFsum，DnameDlevel， DlevelDsall这些函数依赖关系如图所示。关系模式设计中的问题(4)l虽然这个就诊关系模式只有5个属性，使用过程 中会出现以下几个问题： l数据冗余:如果一个医生为几个患者看病，那么这个医 生的这个医生的职称
6、和工资信息就需要重复几次存储 。这将导致浪费大量的存储空间。 l操作异常:由于数据的冗余，在对数据进行操作时将会 引起各种异常。 l更新异常（Update Anomalies）。例如，杨勋医生为3个患 者看病，则会产生了3个元组。如果杨勋医生的职称级别发 生变化，从副主任医生升为主任医生，那么这3个元组的职 称级别都需要改为主任医生。若有一个元组的职称级别没有 发生改变，则会造成这位医生的职称级别不唯一，从而造成 数据不一致现象8.2 关系规范化理论基础 关系模式设计中的问题(5)l删除异常（Delete Anomalies）。如果需要取消邓英超医生的 就诊任务，如医生退休，那么就要把邓英超医
7、生的元组删除 ，这时邓英超医生的职称级别和工资信息也会一同被删除， 这是一种不合适的现象。 l插入异常（Insert Anomalies）。如果一位医生刚到医院报到 ，但还未分配就诊任务，那么要将医生的姓名、职称和工资 等信息存储到数据库时，患者姓名和诊疗费用就会出现空值 。由于医生姓名和患者姓名是该模式的主键，主键上必须遵 循实体完整性规则，即主键不允许出现空值。因此，这位新 医生的基本信息无法存储到数据库中。 l因此，就诊关系模式R不是一个好的关系模式。8.2 关系规范化理论基础 关系模式设计中的问题(6)如果用下面3个关系R1、R2和R3代替R：冗余和异常现得到消除 8.2 关系规范化理
8、论基础 函数依赖(1)l函数依赖的定义8.2 关系规范化理论基础 函数依赖(2)lFD的逻辑蕴含 8.2 关系规范化理论基础 函数依赖(3)lFD的推理规则设U是关系模式R的属性集，F是R上成立的只涉及U中属性 的函数依赖集。FD推理规则有以下3条： （1）自反性（Reflexivity） 如果Y X U，则XY成立。这是一个平凡函数依赖。 （2）增广性（Augmentation） 如果XY成立，且Z U ，则XZYZ成立。 （3）传递性（Transitivity） 如果XY ， Y Z成立，则X Z成立。8.2 关系规范化理论基础 函数依赖(4)8.2 关系规范化理论基础 函数依赖(5)8.
9、2 关系规范化理论基础 l函数依赖与码的联系 函数依赖(6)8.2 关系规范化理论基础 l属性集的闭包函数依赖(7)8.2 关系规范化理论基础 函数依赖(8)8.2 关系规范化理论基础 范式 (1)8.2 关系规范化理论基础 l第一范式（1NF） 【定义8-14】 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，那么称R是 第一范式（1NF）的模式。 l第二范式（2NF） 【定义8-15】 如果关系模式R 1NF ，且每个非主 属性完全函数依赖于候选码，那么称R属于2NF的 模式。范式 (2)8.2 关系规范化理论基础 范式 (3)8.2 关系规范化理论基础 l第三范式（3NF）范式 (4)8.2 关系规范化理论基础 范式 (5)8.2 关系规范化理论基础 范式 (6)8.2 关系规范化理论基础 lBC范式（Boyce-Codd Normal Form，BCNF范式 (7)8.2 关系规范化理论基础 范式 (8)8.2 关系规范化理论基础
