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1、数据库原理与SQL Sever2000,第3章 关系数据库理论基础 （第二部分）,3.6 关系规范化,建立关系数据库应遵循一定的原则，以保证数据库的稳定、灵活，方便。-关系规范化的问题,1、关键字 关键字：在关系中用来唯一标识一元组的一个或一组属性 关键字不允许为空 可以是一个或多个或者全部属性 候选关键字：在关系中可以用来唯一标志元组的属性或属性组 主关键字：在候选关键字中用来指定做主关键字的属性或属性组 主属性：可作为候选关键字的属性 非主属性：不能作为候选关键字的属性 外部关键字：关系中某个或某组属性并非关键字却是另一个关系的主关键字时，称为外部关键字。,3.6.1 一些重要概念,2、函
2、数依赖 关系规范化是围绕函数依赖进行的。在具体的关系中，函数依赖是刻画关系中各个属性之间相互制约而又相互依赖的关系。其中关键最为重要，它决定了其它的属性值。 由于关键字可能为某个属性也有可能为某组属性，因此各属性对关键字存在着不同的依赖。以下给出函数依赖的严格定义并说明不同的依赖情况。,3.6.1 一些重要概念,函数依赖 设R(U)是属性集U上的关系。X,Y是U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r，均有x的一个值对应于y的惟一具体值，称为y单值函数依赖于x，或称X函数决定，记作xy。若进一步，有y x，则x与y相互依赖，记作x y 完全函数依赖 设R(U)是属性集U上的关系。X,y是U
3、的子集,x是x的真子集。若对于R(U)下的任何一个可能的关系，有xy但xy则称y完全函数依赖于x，记作xy 部分函数依赖 若xy且xy，则称y部分依赖于x，记作 xy 只有当x为复合属性组时，才可能有部分信赖情况。,3.6.1 一些重要概念,f,p,传递依赖 在R(U)中，若xy，但y x，若y z，则x z，此称为z传递函数依赖于x,记作xy 例1：假设选课关系（学号，课程号，教师号，学生姓名，成绩，课程名称，教师姓名）：SCT（xh,kch,jsh,xsxm,cj,kcmc,jsxm） 它们之间的依赖关系可以表示为： (sno,cno) cname (sno,cno)tnamecno cn
4、ame(假设所有课程均不同名)cno tname (sno,cno)grade,3.6.1 一些重要概念,t,p,例2（参见P53例3-9）设车间考核职工完成生产定额关系为：W（日期,工号,姓名 ,工种,定额,超额,车间,车间主任） 它们之间的依赖关系可以表示为： (日期,工号) 超额 (日期,工号)姓名 (日期,工号) 工种(日期,工号) 车间 工号工种，工种定额，所以工号定额 工号车间,车间车间主任，所以工号车间主任,3.6.1 一些重要概念,p,f,p,p,t,t,3.6.2范式与规范化,1、范式 关系模式满足的确定约束条件称为范式，根据满足约束条件的级别不同，范式由低到高分为1NF,2
5、NF,3NF,BCNF等。不同的级别范式性质不同。满足最低要求的叫第一范式,简称lNF。在第一范式中满足进一步要求的为第二范式,其余以此类推。 R为第几范式就可以写成RxNF。 对于各种范式之间的联系有BCNF 3NF 2NF lNF成立。 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,这种过程就叫规范化,3.6.2范式与规范化,2、范式的判定条件与规范化 1）1NF：关系R的所有属性都是不可再分的数据项，则该关系属于第一范式，记作R 1NF. 例1：工资(工号，姓名，工资(基本工资，年绩津贴，煤电补贴) 该关系不满足1NF的关系称为非规范化关系。转化方法为
6、： 工资(工号,姓名,基本工资,津贴,奖金),3.6.2范式与规范化,例2：参见P54的表3-26的非规范化的关系 转化为表3-27的规范化的关系 仅满足1NF，还存在问题，如P53例3-9以下一些记录（参见P55的表3-28），缺点所在： 数据冗余大：如工人基本信息重复出现 修改麻烦：如有人更换工种，则需更改每一条相应的信息。 插入异常：日期和工号不能为NULL，若新工人还没工作，则该工人信息不能插入到表中。 删除异常：若要删除某人的所有工作记录，则此人基本是不存在。,3.6.2范式与规范化,1NF有数据冗余大、修改麻烦、插入异常、删除异常等缺点，主要原因是因为其不够规范化，对W的约束太少。
7、W关系中存在完全、部分、传递三种不同依赖情况（参见P56图3-4）。改进的办法是消除同时存在于一个关系的不同的依赖情况，因此有2NF。,3.6.2范式与规范化,（2）2NF：若关系R 1NF，且它的每一非主属性都完全依赖于关键字，则称R属于第二范式。记为： R 2NF 例3-10对W关系加以分解，使之满足2NF定义 分解：W=W1+W2 W1（日期,工号,超额） W2（工号,姓名 ,工种,定额,车间,车间主任） 分解以后的记录参见P56表3-29,3.6.2范式与规范化,表3-29 W关系分解为W1和W2,3.6.2范式与规范化,但是W2中仍存在数据冗余，如车工的定额，车间的主任都重复存储了。
8、也存在删除异常的问题，如删除103号工人，则“工具”车间信息也会从数据库被删除。其原因在于W2中存在传递依赖关系。因此产生3NF。 （3）3NF：若R 2NF，且它的每一个非主属性都不传递依赖于关键字，则称R属于第三范式。记为R 3NF,3.6.2范式与规范化,例3-11对W2关系分解，消除其中的传递依赖关系，使其满足3NF。 W2关系属性间信赖关系如图所示：W2 W21+W22+W23 其中：W21（工号，姓名，工种，车间），W22（工程，定额）W23（车间，车间主任） 分解后的记录如P57的表3-30表示,分解,3.6.2范式与规范化,表3-30,3.6.2范式与规范化,满足3NF的关系数
9、据库，一般情况下能达到要求，但由于直到3NF为上，仅对关系的非主属性与关键字间的依赖作了限制，而对主属性与主关键字间没有给出任何限制，若主属性间也出现了类似非主属性的部分依赖或传递依赖关系，那么也会使关系存在一定的问题，因此提出了BCNF。 3、BCNF 1）引例 SCT（学生，课程，教师） 假定SCT中一个学生可选 多门课程，一个教师只讲 授一门课程，但同一门课 程有几个教师担任。,3.6.2范式与规范化,分析求关键字： SCT中候选关键字：（学生，课程）或（学生，教师） 也即“学生”、“课程”、“教师”均为主属性 由于3NF中考虑的是主属性对非主属性的依赖，因此SCT 3NF。毛病所在：
10、存在信息冗余：如教师、课程两列存在很多的重复信息，如陈明教英语，若有100个学生，则会重复存入100次。 插入异常：若某个教师未开课，则此教师信息无法存入数据库 删除异常。若学生退学或毕业，可能会将课程信息与教师信息删除。 可见，满足3NF的关系，在这种情况下还存在一定的弊端。,3.6.2范式与规范化,（a）中：(学生、课程)教师，教师课程 （b）中： (学生、教师) 课程，教师课程 对于有两个候选关键字，特别是两个关键字间存在着互相覆盖的属性，关系的性能可能会变坏。需通过BCNF来分解关系,（a）(学生、课程)作关键字,(b)(学生、教师)作关键字,3.6.2范式与规范化,2）BCNF定义
11、一种：设R是一个规范化的关系，若R的每一个决定因素项都是候选关键字，则R属于BCNF关系，记R BCNF 另一种：如果关系模式R的所有属性（包括主属性和非主属性）都不传递依赖于R的任何候选关键字，那么称关系R是属于BCNF的。记为RBCNF。 判定是否为BCNF的步骤： 确定候选关键字 确定决定因素 根据定义，确定每个决定因素是否均为候选关键字 说明：BCNF必定属于3NF，但3NF不一定属于BCNF,3.6.2范式与规范化,例 判定SCT是否属于BCNF，若SCT BCNF，则对其进行分解。 解：判定的三个步骤： 找候选关键字： (学生、课程)和 (学生、教师) 找决定因素：除上面的候选关键字外，“教师”也为决定因素 因决定因素多于候选关键字，所以SCT BCNF 分解：SCT ST+TC ST (学生、教师) BCNF TC(学生、课程) BCNF,3.6.3关系分解的原则,分解的原则： 分解必须无损，即分解后不应丢失信息 分解后的关系要相互独立（避免对一个关系的修改，影响到另一个关系） 分解关系的要点 规范化过程是对关系逐步分解的过程 规范化过程如按如图所示的步骤：,
