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1、2019年8月6日,第2章 关系数据库原理,教学目标,通过本章的学习，读者应该理解关系数据模型的基本概念 、关系运算 、关系模式的规范化和数据库规范化的应用 ，为后续章节的学习打下良好的基础。,教学重点,理解关系数据模型的基本概念 掌握各种关系运算 掌握模式的规范化 了解数据库规范化的应用,教学过程,关系数据模型和关系运算 关系模式的规范化,2.1 关系数据模型与关系运算,关系数据模型的基本概念 关系运算 选择 投影 笛卡尔积 连接,关系数据模型的基本概念(C1),关系：一个关系就是一张二维表 元组：表中的一行就是一个元组 属性：表中的列称为属性 域：属性的取值范围 关系模式：对关系的描述称为
2、关系模式 候选关键字：属性或属性的组合，其值能够惟一地标识一个元组。,关系数据模型的基本概念(C2),主关键字：从候选关键字中选择其中一个作为主关键字。 主属性：包含在任何候选关键字中的属性称为主属性 外关键字：一个关系中的属性或属性组并非该关系的关键字，但它们是另外一个关系的关键字 。 全关键字：关系模型的所有属性组是这个关系模式的候选关键字，称为全关键字。,选择,从一个关系中选出满足给定条件的记录的操作称为选择或筛选。选择是从行的角度进行的运算，选出满足条件的那些记录构成原关系的一个子集。 例如下面的表达式将选择教师（编号，姓名，性别，所在系名）关系中所有计算机系的教师信息： 所在系名=“
3、计算机系”（教师）,投影,从一个关系中选出若干指定字段的值的操作称为投影。投影是从列的角度进行的运算，所得到的字段个数通常比原关系少，或者字段的排列顺序不同。,笛卡尔积,笛卡尔积运算使得我们可以将任意两个关系的信息组合在一起， 例如我们将前面的教师（编号，姓名，性别，所在系名）关系和课程（课程号，课程名，任课教师编号，上课教室）关系做笛卡尔积运算，得到的关系如下： 教师 课程（教师.编号,教师.姓名,教师.性别,教师.所在系名,课程.课程号,课程.课程名,课程.任课教师编号,课程.上课教室）,连接,连接是把两个关系中的记录按一定条件横向结合，生成一个新的关系。 最常用的连接运算是自然连接，它是
4、利用两个关系中共用的字段，把该字段值相等的记录连接起来，例如“教师”和“课程”可以通过“教师.编号”和“课程.任课教师编号”作为连接的“纽带”。,2.2 关系模式的规范化,模式规范化的必要 模式的规范化 第一范式（1NF） 第二范式（2NF） 第三范式（3NF） 第四范式（4NF） 模式规范化的应用,第一范式（1NF）,第一范式要求数据表不能存在重复的记录，即存在一个关键字。1NF的第二个要求是每个字段都不可再分，即已经分到最小，关系数据库的定义就决定了数据库满足这一条。主关键字需要满足下面几个条件： 主关键字在表中是惟一的。 主关键字段不能存在空值。 每条记录都必须有一个主关键字。 主关键字
5、是关键字的最小子集。,第二范式（2NF）,如果一个关系属于第一范式（1NF），且所有的非主关键字段都完全依赖于主关键字，则称之为第二范式。 例如：有一个库房存储的库有4个字段（零件号，仓库号，零件数量，仓库地址），这个库符合1NF，但因为“仓库地址”只完全依赖于“仓库号”，即只依赖于主关键字的一部分，所以它不符合第二范式（2NF）。可以做如下分解，将原来的一个表分解成符合2NF的两个表： 零件（零件号，仓库号，零件数量） 仓库（仓库号，仓库地址）,第三范式（3NF）,如果一个关系属于第二范式（2NF），且每个非关键字不传递依赖于主关键字，这种关系就是第三范式（3NF）。简而言之，从2NF中消除
6、传递依赖，就是3NF。 例如有一个表（姓名，工资等级，工资额），其中姓名是关键字，此关系符合2NF，但是因为工资等级决定工资额，这就叫传递依赖，它不符合3NF。我们同样可以使用投影分解的方法将上表分解成两个表：即（姓名，工资等级）和（工资等级，工资额）。,第四范式（4NF）,第四范式的定义用到了多值依赖，多值依赖的定义如下：设R(U)是属性集U上的一个关系模式。X，Y，Z是的U的子集，并且Z=U-X-Y。关系模式R(U)中多值依赖XY成立，当且仅当对R(U)的任一关系r，给定的一对(x，z)值有一组Y的值，这组值仅仅决定于x值而与z值无关。,第五范式（5NF）,第四范式不是“最终”的范式，正如前面提到的，多值依赖有助于理解并解决利用函数依赖无法理解的某些形式的信息重复。还有一些类型的概括多值依赖的约束称为连接依赖（join dependence），由此引出的另外一种范式称为投影-连接范式（project-join normal form，PJNF），有的书中也将其称为第五范式（5NF）。,
