任務(wù)2SQLServer數(shù)據(jù)庫概念.ppt

任務(wù)2 SQL Server數(shù)據(jù)庫概念,學(xué)習(xí)目的和要求 本任務(wù)講解SQL Server數(shù)據(jù)庫的概念，內(nèi)容的理論性較強(qiáng)。 需要了解： SQL Server 的7個(gè)系統(tǒng)表。 需要牢固掌握：數(shù)據(jù)庫的類別及數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)； SQL Server 2000的數(shù)據(jù)庫對象； SQL Server 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的概念及作用。 難點(diǎn)： SQL Server 2000的數(shù)據(jù)庫對象。,任務(wù)2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論,1. 關(guān)系模式設(shè)計(jì)中的問題 2. 函數(shù)依賴 3. 范式 4. 關(guān)系模式的規(guī)范化 5. 小結(jié),任務(wù)2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論,關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容：函數(shù)依賴、范式和模式設(shè)計(jì)。 其中函數(shù)依賴起著核心的作用，是模式分解和模式設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，范式是模式分解的標(biāo)準(zhǔn)。,1.關(guān)系模式設(shè)計(jì)中的問題,關(guān)系數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì) 針對具體問題，如何構(gòu)造一個(gè)適合于它的數(shù)據(jù)模式； 數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)的工具關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論。,1.關(guān)系模式設(shè)計(jì)中的問題,（1）概念回顧 （2）關(guān)系模式的形式化定義 （3）什么是數(shù)據(jù)依賴 （4）關(guān)系模式的簡化定義 （5）數(shù)據(jù)依賴對關(guān)系模式影響,（1）概念回顧,關(guān)系：描述實(shí)體、屬性、實(shí)體間的聯(lián)系。 從形式上看，它是一張二維表，是所涉及屬性的笛卡爾積的一個(gè)子集。 關(guān)系模式：用來定義關(guān)系。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫：基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫，利用關(guān)系來描述現(xiàn)實(shí)世界。 從形式上看，它由一組關(guān)系組成。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的模式：定義這組關(guān)系的關(guān)系模式的全體。,（2）關(guān)系模式的形式化定義,關(guān)系模式由五部分組成，即它是一個(gè)五元組： R(U, D, DOM, F) R： 關(guān)系名 U： 組成該關(guān)系的屬性名集合 D： 屬性組U中屬性所來自的域 DOM：屬性向域的映象集合 F： 屬性間數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系集合,（3）什么是數(shù)據(jù)依賴,完整性約束的表現(xiàn)形式 限定屬性取值范圍：例如學(xué)生成績必須在0-100之間 定義屬性值間的相互關(guān)連（主要體現(xiàn)于值的相等與否），這就是數(shù)據(jù)依賴，它是數(shù)據(jù)庫模式設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。,（3）什么是數(shù)據(jù)依賴,數(shù)據(jù)依賴 是通過一個(gè)關(guān)系中屬性間值的相等與否體現(xiàn)出來的數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系; 是現(xiàn)實(shí)世界屬性間相互聯(lián)系的抽象; 是數(shù)據(jù)內(nèi)在的性質(zhì); 是語義的體現(xiàn)。,（3）什么是數(shù)據(jù)依賴,數(shù)據(jù)依賴的類型 函數(shù)依賴（Functional Dependency，簡記為FD） 多值依賴（Multivalued Dependency，簡記為MVD） 其他（如連接依賴）。,（4）關(guān)系模式的簡化表示,關(guān)系模式R（U, D, DOM, F） 簡化為一個(gè)三元組： R（U, F） 當(dāng)且僅當(dāng)U上的一個(gè)關(guān)系r 滿足F時(shí)，r稱為關(guān)系模式 R（U, F）的一個(gè)關(guān)系,（5）數(shù)據(jù)依賴對關(guān)系模式的影響,例：描述學(xué)校的數(shù)據(jù)庫： 學(xué)生的學(xué)號(hào)（Sno）、所在系（Sdept） 系主任姓名（Mname）、課程名（Cname） 成績（Grade） 單一的關(guān)系模式 ： Student U Sno, Sdept, Mname, Cname, Grade ,（5）數(shù)據(jù)依賴對關(guān)系模式的影響,學(xué)校數(shù)據(jù)庫的語義： 一個(gè)系有若干學(xué)生， 一個(gè)學(xué)生只屬于一個(gè)系； 一個(gè)系只有一名主任； 一個(gè)學(xué)生可以選修多門課程， 每門課程有若干學(xué)生選修； 每個(gè)學(xué)生所學(xué)的每門課程都有一個(gè)成績。,（5）數(shù)據(jù)依賴對關(guān)系模式的影響,屬性組U上的一組函數(shù)依賴F： F Sno Sdept, Sdept Mname, (Sno, Cname) Grade ,關(guān)系模式Student(U, F)中存在的問題,1） 數(shù)據(jù)冗余太大 浪費(fèi)大量的存儲(chǔ)空間 例：每一個(gè)系主任的姓名重復(fù)出現(xiàn) 2）更新異常（Update Anomalies） 數(shù)據(jù)冗余 ，更新數(shù)據(jù)時(shí)，維護(hù)數(shù)據(jù)完整性代價(jià)大。 例：某系更換系主任后，系統(tǒng)必須修改與該系學(xué)生有關(guān)的每一個(gè)元組。,關(guān)系模式Student（U, F）中存在的問題,3）插入異常（Insertion Anomalies） 該插的數(shù)據(jù)插不進(jìn)去 例，如果一個(gè)系剛成立，尚無學(xué)生，我們就無法把這個(gè)系及其系主任的信息存入數(shù)據(jù)庫。 4）刪除異常（Deletion Anomalies） 不該刪除的數(shù)據(jù)不得不刪 例，如果某個(gè)系的學(xué)生全部畢業(yè)了， 我們在刪除該系學(xué)生信息的同時(shí)，把這個(gè)系及其系主任的信息也丟掉了。,（5）數(shù)據(jù)依賴對關(guān)系模式的影響,結(jié)論： Student關(guān)系模式不是一個(gè)好的模式。 “好”的模式： 不會(huì)發(fā)生插入異常、刪除異常、更新異常， 數(shù)據(jù)冗余應(yīng)盡可能少。 原因：由存在于模式中的某些數(shù)據(jù)依賴引起的。 解決方法：通過分解關(guān)系模式來消除其中不合適的數(shù)據(jù)依賴。,2.函數(shù)依賴,關(guān)系模式中各屬性之間相互依賴、相互制約的聯(lián)系稱為數(shù)據(jù)依賴。 數(shù)據(jù)依賴一般分為：函數(shù)依賴、多值依賴和連接依賴。,（1）函數(shù)依賴的定義及性質(zhì),1）函數(shù)依賴 2）平凡函數(shù)依賴與非平凡函數(shù)依賴 3）函數(shù)依賴的幾點(diǎn)說明,1）函數(shù)依賴,定義3.1 設(shè)關(guān)系模式R(U，F(xiàn))， U是屬性集，F(xiàn)是U上的函數(shù)依賴集，X和Y是U的子集。 若對于R(U)的任意一個(gè)可能的關(guān)系r，對于X的一個(gè)具體值， Y都有唯一的具體值與之對應(yīng)， 則稱 “X函數(shù)確定Y” 或 “Y函數(shù)依賴于X”，記作XY。 X稱為這個(gè)函數(shù)依賴的決定屬性集，Y為依賴屬性集。,說明：,1. 函數(shù)依賴不是指關(guān)系模式R的某個(gè)或某些關(guān)系實(shí)例滿足的約束條件，而是指R的所有關(guān)系實(shí)例均要滿足的約束條件。 2. 函數(shù)依賴是語義范疇的概念。只能根據(jù)數(shù)據(jù)的語義來確定函數(shù)依賴。 例如“姓名年齡”這個(gè)函數(shù)依賴只有在不允許有同名人的條件下成立 3. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者可以對現(xiàn)實(shí)世界作強(qiáng)制的規(guī)定。例如規(guī)定不允許同名人出現(xiàn)，函數(shù)依賴“姓名年齡”成立。所插入的元組必須滿足規(guī)定的函數(shù)依賴，若發(fā)現(xiàn)有同名人存在， 則拒絕裝入該元組。,1）函數(shù)依賴,例: Student(Sno, Sname, Ssex, Sage, Sdept) 假設(shè)不允許重名，則有: Sno Ssex， Sno Sage , Sno Sdept， Sno Sname, Sname Ssex， Sname Sage Sname Sdept 但Ssex Sage 若XY，并且YX, 則記為XY。 若Y不函數(shù)依賴于X, 則記為XY。,2）平凡函數(shù)依賴與非平凡函數(shù)依賴,在關(guān)系模式R(U)中，對于U的子集X和Y， 如果XY，但Y X，則稱XY是非平凡的函數(shù)依賴； 若XY，但Y X, 則稱XY是平凡的函數(shù)依賴。 例：在關(guān)系SC(Sno, Cno, Grade)中， 非平凡函數(shù)依賴： (Sno, Cno) Grade 平凡函數(shù)依賴： (Sno, Cno) Sno (Sno, Cno) Cno,平凡函數(shù)依賴與非平凡函數(shù)依賴（續(xù)）,對于任一關(guān)系模式，平凡函數(shù)依賴都是必然成立的，它不反映新的語義，因此若不特別聲明， 我們總是討論非平凡函數(shù)依賴。,3）函數(shù)依賴的幾點(diǎn)說明,函數(shù)依賴是語義范疇的概念： 我們只能根據(jù)語義來確定一個(gè)函數(shù)依賴，而不能按照其形式定義來證明一個(gè)函數(shù)依賴是否成立。,3）函數(shù)依賴的幾點(diǎn)說明,函數(shù)依賴與屬性之間的聯(lián)系類型有關(guān)： （1）在一個(gè)關(guān)系中，若屬性X和Y有1：1的關(guān)系，則存在函數(shù)依賴XY，和YX, 即XY。例如當(dāng)學(xué)生無重名時(shí)， Sno Sname （2）若屬性X和Y有1：m的關(guān)系，則只存在函數(shù)依賴XY。 （3）若屬性X和Y有m：n的關(guān)系，則X、Y之間不存在任何函數(shù)依賴關(guān)系。,3）函數(shù)依賴的幾點(diǎn)說明,函數(shù)依賴的存在與時(shí)間無關(guān)： 因?yàn)楹瘮?shù)依賴是指關(guān)系中所有元組應(yīng)該滿足的約束條件，而不是指關(guān)系中某個(gè)或某些元組所滿足的約束條件，所以，當(dāng)關(guān)系中的元組增加、刪除或更新后都不能破壞這種函數(shù)依賴。因此，必須根據(jù)語義來確定屬性之間的函數(shù)依賴，而不能單憑某一時(shí)刻關(guān)系中的實(shí)際數(shù)值來判斷。 函數(shù)依賴可以保證關(guān)系分解的無損連接性。,（2） 函數(shù)依賴的分類,1）完全函數(shù)依賴與部分函數(shù)依賴 2）傳遞函數(shù)依賴,1）完全函數(shù)依賴與部分函數(shù)依賴,定義3.2 在關(guān)系模式R(U)中，如果XY，并且對于X的任何一個(gè)真子集X，都有 X Y, 則稱Y完全函數(shù)依賴于X，記作X Y。 若對于X的任何一個(gè)真子集X，都有X Y，則稱Y部分函數(shù)依賴于X，記作X P Y。,1）完全函數(shù)依賴與部分函數(shù)依賴,例: 在關(guān)系SC ( Sno, Cno, Grade)中， 由于：Sno Grade，Cno Grade， 因此：(Sno, Cno) Grade 由定義可知：只有當(dāng)決定因素是組合屬性時(shí)，討論部分函數(shù)依賴才有意義。,2）傳遞函數(shù)依賴,定義3.3 在關(guān)系模式R(U)中，如果XY，YZ，且Y X，YX，則稱Z傳遞函數(shù)依賴于X。 記作： X T Y 注: 如果YX， 即XY，則Z直接依賴于X。 例: 在關(guān)系Std (Sno, Sdept, Mname)中，有： Sno Sdept，Sdept Mname Mname傳遞函數(shù)依賴于Sno， Sno T Mname,2.3 范式（Normal Form）,設(shè)計(jì)任何一種數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，不管是層次的、網(wǎng)狀的、還是關(guān)系的，都會(huì)遇到如何構(gòu)造合適的數(shù)據(jù)模式即邏輯結(jié)構(gòu)的問題。即應(yīng)該構(gòu)造幾個(gè)關(guān)系，每個(gè)關(guān)系有哪些屬性組成，由于關(guān)系模型有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，并且可向別的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換，因此人們以關(guān)系模型為背景，形成了數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)的一個(gè)有力工具關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論。,2.3 范式（Normal Form）,規(guī)范化的基本思想是消除關(guān)系模式中的數(shù)據(jù)冗余，消除數(shù)據(jù)依賴中的不合適部分，解決數(shù)據(jù)插入、刪除時(shí)發(fā)生的異常情況。這就要求關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)出來的關(guān)系模式要滿足一定的條件。我們把不同的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)表示為范式。由于規(guī)范化程度的不同，就產(chǎn)生了不同的范式。滿足最基本規(guī)范化要求的關(guān)系模式叫第一范式，在第一范式上滿足一定要求的稱為第二范式，以此類推。,2.3 范式（Normal Form）,范式是符合某一種級別的關(guān)系模式的集合。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系必須滿足一定的要求。滿足不同程度要求的為不同范式。 范式的種類： 第一范式(1NF) 第二范式(2NF) 第三范式(3NF) BC范式(BCNF) 第四范式(4NF) 第五范式(5NF),5NF 4NF BCNF 3NF 2NF 1NF,各種范式之間的關(guān)系,2.3 范式（Normal Form）,各種范式之間存在聯(lián)系： 某一關(guān)系模式R為第n范式，可簡記為R n NF。,1. 1NF的定義,定義3.6 1NF的定義 如果一個(gè)關(guān)系模式R的所有屬性均為簡單屬性，即每個(gè)屬性都是不可分的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)，則R1NF。 第一范式是對關(guān)系模式的最起碼的要求。不滿足第一范式的數(shù)據(jù)庫模式不能稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫。 但是滿足第一范式的關(guān)系模式并不一定是一個(gè)好的關(guān)系模式。,1. 1NF的定義,例: 關(guān)系模式 SLC(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade) Sloc為學(xué)生住處，假設(shè)每個(gè)系的學(xué)生住在同一個(gè)地方。 函數(shù)依賴包括： (Sno, Cno) f Grade Sno Sdept (Sno, Cno) P Sdept Sno Sloc (Sno, Cno) P Sloc Sdept Sloc,1. 1NF的定義,SLC的碼為(Sno, Cno) SLC滿足第一范式。 非主屬性Sdept和Sloc部分函數(shù)依賴于碼(Sno, Cno),SLC不是一個(gè)好的關(guān)系模式,(1) 插入異常 假設(shè)Sno95102，SdeptIS，SlocN的學(xué)生還未選課，因課程號(hào)是主屬性，因此該學(xué)生的信息無法插入SLC。 (2) 刪除異常 假定某個(gè)學(xué)生本來只選修了3號(hào)課程這一門課?，F(xiàn)在因身體不適，他連3號(hào)課程也不選修了。因課程號(hào)是主屬性，此操作將導(dǎo)致該學(xué)生信息的整個(gè)元組都要?jiǎng)h除。,SLC不是一個(gè)好的關(guān)系模式,(3) 數(shù)據(jù)冗余度大 如果一個(gè)學(xué)生選修了10門課程，那么他的Sdept和Sloc值就要重復(fù)存儲(chǔ)了10次。 (4) 修改復(fù)雜 例如學(xué)生轉(zhuǎn)系，在修改此學(xué)生元組的Sdept值的同時(shí)，還可能需要修改住處（Sloc）。如果這個(gè)學(xué)生選修了K門課，則必須無遺漏地修改K個(gè)元組中全部Sdept、Sloc信息。,1. 1NF的定義,原因 Sdept、 Sloc部分函數(shù)依賴于碼。 解決方法 SLC分解為兩個(gè)關(guān)系模式，以消除這些部分函數(shù)依賴 SC（Sno， Cno， Grade） SL（Sno， Sdept， Sloc）,1. 1NF的定義,SLC的碼為(Sno, Cno) SLC滿足第一范式。 非主屬性Sdept和Sloc部分函數(shù)依賴于碼(Sno, Cno),1. 1NF的定義,函數(shù)依賴圖：,2. 2NF的定義,2NF的定義 定義3.5 若關(guān)系模式R1NF，并且每一個(gè)非主屬性都完全函數(shù)依賴于R的碼，則R2NF。 例：SLC(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade) 1NF SLC(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade) 2NF SC（Sno， Cno， Grade） 2NF SL（Sno， Sdept， Sloc） 2NF,2. 2NF的定義,采用投影分解法將一個(gè)1NF的關(guān)系分解為多個(gè)2NF的關(guān)系，可以在一定程度上減輕原1NF關(guān)系中存在的插入異常、刪除異常、數(shù)據(jù)冗余度大、修改復(fù)雜等問題。 將一個(gè)1NF關(guān)系分解為多個(gè)2NF的關(guān)系，并不能完全消除關(guān)系模式中的各種異常情況和數(shù)據(jù)冗余。,2. 2NF的定義,例：2NF關(guān)系模式SL(Sno, Sdept, Sloc)中 函數(shù)依賴： SnoSdept SdeptSloc SnoSloc Sloc傳遞函數(shù)依賴于Sno，即SL中存在非主屬性對碼的傳遞函數(shù)依賴。,2. 2NF的定義,函數(shù)依賴圖：,2. 2NF的定義,解決方法 采用投影分解法，把SL分解為兩個(gè)關(guān)系模式，以消除傳遞函數(shù)依賴： SD（Sno， Sdept） DL（Sdept， Sloc） SD的碼為Sno， DL的碼為Sdept。,2. 2NF的定義,SD的碼為Sno， DL的碼為Sdept。,3. 3NF的定義,定義3.6如果關(guān)系模式R2NF，且每一個(gè)非主屬性都不傳遞依賴于R的碼，則稱R屬于第三范式（Third Normal Form）,簡稱3NF，記作R3NF。 3NF是一個(gè)可用的關(guān)系模式應(yīng)滿足的最低范式。也就是說，一個(gè)關(guān)系模式如果不服從3NF，實(shí)際上它是不能使用的。,3. 3NF的定義,例， SL(Sno, Sdept, Sloc) 2NF SL(Sno, Sdept, Sloc) 3NF SD（Sno， Sdept） 3NF DL（Sdept， Sloc） 3NF,3. 3NF的定義,若R3NF，則R的每一個(gè)非主屬性既不部分函數(shù)依賴于候選碼也不傳遞函數(shù)依賴于候選碼。 如果R3NF，則R也是2NF。 采用投影分解法將一個(gè)2NF的關(guān)系分解為多個(gè)3NF的關(guān)系，可以在一定程度上解決原2NF關(guān)系中存在的插入異常、刪除異常、數(shù)據(jù)冗余度大、修改復(fù)雜等問題。 將一個(gè)2NF關(guān)系分解為多個(gè)3NF的關(guān)系后，并不能完全消除關(guān)系模式中的各種異常情況和數(shù)據(jù)冗余。,5.2.6 BC范式（BCNF）,定義5.9 設(shè)關(guān)系模式R1NF，如果對于R的每個(gè)函數(shù)依賴XY，若Y不屬于X，則X必含有候選碼，那么RBCNF。 若RBCNF 每一個(gè)決定屬性集（因素）都包含（候選）碼; R中的所有屬性（主，非主屬性）都完全函數(shù)依賴于碼; R3NF（證明） 若R3NF 則 R不一定BCNF。,BCNF,例：在關(guān)系模式STJ（S，T，J）中，S表示學(xué)生，T表示教師，J表示課程。 每一教師只教一門課。每門課由若干教師教，某一學(xué)生選定某門課，就確定了一個(gè)固定的教師。某個(gè)學(xué)生選修某個(gè)教師的課就確定了所選課的名稱 ： (S，J)T，(S，T)J，TJ,5.2.6 BCNF,BCNF,STJ3NF (S，J)和(S，T)都可以作為候選碼 S、T、J都是主屬性 STJBCNF TJ，T是決定屬性集，T不是候選碼,BCNF,解決方法：將STJ分解為二個(gè)關(guān)系模式： SJ(S，J) BCNF， TJ(T，J) BCNF 沒有任何屬性對碼的部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴,3NF與BCNF的關(guān)系,如果關(guān)系模式RBCNF，必定有R3NF 如果R3NF，且R只有一個(gè)候選碼， 則R必屬于BCNF。,BCNF的關(guān)系模式所具有的性質(zhì), 所有非主屬性都完全函數(shù)依賴于每個(gè)候選碼； 所有主屬性都完全函數(shù)依賴于每個(gè)不包含它的候選碼； 沒有任何屬性完全函數(shù)依賴于非碼的任何一組屬性。,2.4 關(guān)系模式的規(guī)范化,一個(gè)低一級范式的關(guān)系模式,通過模式分解轉(zhuǎn)化為若干個(gè)高一級范式的關(guān)系模式的集合,這種分解的過程叫做關(guān)系模式的規(guī)范化（Normalization） 。 由于低一級的關(guān)系模式分解為若干個(gè)高一級關(guān)系模式的結(jié)果不是惟一的，所以有必要討論分解后的關(guān)系模式與原關(guān)系模式“等價(jià)”的問題。 只有能夠保證分解后的關(guān)系模式與原關(guān)系模式等價(jià)，分解方法才有意義。,1. 關(guān)系模式規(guī)范化的原則,一個(gè)關(guān)系模式只要其分量是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，就可稱它為規(guī)范化的關(guān)系，但著只是最基本的規(guī)范化。 規(guī)范化的目的使結(jié)構(gòu)合理，消除存儲(chǔ)異常，使數(shù)據(jù)冗余盡量小，便于插入、刪除和更新。 規(guī)范化要遵循“一事一地”的基本原則，即一個(gè)關(guān)系只描述一個(gè)實(shí)體或者實(shí)體間的聯(lián)系。若多于一個(gè)實(shí)體，就把它分離出來。因此，所謂規(guī)范化，實(shí)質(zhì)上是概念的單一化，即一個(gè)關(guān)系表示一個(gè)實(shí)體或一種聯(lián)系。,1nf 2nf 3nf Bcnf 4nf 5nf,2. 關(guān)系模式規(guī)范化的步驟,規(guī)范化是對原關(guān)系進(jìn)行投影，消除決定屬性不是候選碼的任何函數(shù)依賴。,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,關(guān)系模式的規(guī)范化過程是通過對關(guān)系模式的投影分解來實(shí)現(xiàn)的，但是投影分解方法不是唯一的，不同的投影分解會(huì)得到不同的結(jié)果。在這些分解方法中，只有能夠保證分解后的關(guān)系模式與原關(guān)系模式等價(jià)的方法才是有意義的。所以有必要討論分解后的關(guān)系模式與原關(guān)系模式“等價(jià)”的問題。,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,一般情況下，我們說沒有異常弊病的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，一個(gè)不好的關(guān)系模式也總是可以通過分解轉(zhuǎn)換成好的關(guān)系模式的集合。 但是在分解時(shí)要全面衡量，綜合考慮，視實(shí)際情況而定。 對于那些只要求查詢而不要求插入、刪除等操作的系統(tǒng)，幾種異?，F(xiàn)象的存在并不影響數(shù)據(jù)庫的操作。這時(shí)便不宜過度分解，否則當(dāng)要對整體查詢時(shí)，需要更多的多表連接操作，這有可能得不償失。 在實(shí)際應(yīng)用中，最有價(jià)值的是3NF和BCNF，在進(jìn)行關(guān)系模式的設(shè)計(jì)時(shí)，通常分解到3NF就足夠了。,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,三種模式分解的“等價(jià)”定義 分解具有無損連接性：信息不失真（不增減信息） 分解要保持函數(shù)依賴：不破壞屬性間存在的依賴關(guān)系。 分解既要保持函數(shù)依賴，又要具有無損連接性,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,（1） 無損連接性 所謂無損連接性是指,對關(guān)系模式分解時(shí),原關(guān)系模式下的任一合法關(guān)系實(shí)例,在分解之后,應(yīng)能通過自然連接運(yùn)算恢復(fù)起來。無損連接性有時(shí)也稱為無損分解。 無損連接反映了模式分解的數(shù)據(jù)等價(jià)原則。,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,例: SL（Sno， Sdept， Sloc） F= Sno Sdept , Sdept Sloc , Sno Sloc SL2NF 存在插入異常、刪除異常、冗余度大和修改復(fù)雜等問題 分解方法可以有多種,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,SL Sno Sdept Sloc 95001 CS A 95002 IS B 95003 MA C 95004 IS B 95005 PH B ,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,1）SL分解為下面三個(gè)關(guān)系模式： SN(Sno) SD(Sdept) SO(Sloc),分解后的關(guān)系為：,SN SD SO Sno Sdept Sloc 95001 CS A 95002 IS B 95003 MA C 95004 PH 95005 ,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,分解后的數(shù)據(jù)庫丟失了許多信息 例如無法查詢95001學(xué)生所在系或所在宿舍。 如果分解后的關(guān)系可以通過自然連接恢復(fù)為原來的關(guān)系，那么這種分解就沒有丟失信息。,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,2） SL分解為下面二個(gè)關(guān)系模式： NL(Sno, Sloc) DL(Sdept, Sloc) 分解后的關(guān)系為： NL DL Sno Sloc Sdept Sloc 95001 A CS A 95002 B IS B 95003 C MA C 95004 B PH B 95005 B ,模式的分解（續(xù)）,NL DL Sno Sloc Sdept 95001 A CS 95002 B IS 95002 B PH 95003 C MA 95004 B IS 95004 B PH 95005 B IS 95005 B PH,模式的分解（續(xù)）,NL DL比原來的SL關(guān)系多了3個(gè)元組 無法知道95002、95004、95005 究竟是哪個(gè)系的學(xué)生 元組增加了，信息丟失了。,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,3） 將SL分解為下面二個(gè)關(guān)系模式： ND(Sno, Sdept) NL(Sno, Sloc) 分解后的關(guān)系為：,模式的分解（續(xù)）,ND NL Sno Sdept Sno Sloc 95001 CS 95001 A 95002 IS 95002 B 95003 MA 95003 C 95004 IS 95004 B 95005 PH 95005 B ,模式的分解（續(xù)）,ND NL Sno Sdept Sloc 95001 CS A 95002 IS B 95003 MA C 95004 CS A 95005 PH B 與SL關(guān)系一樣，因此沒有丟失信息。,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,定義3-7 無損連接性（Lossless Join）：設(shè)關(guān)系模式R（U,F）被分解為若干個(gè)關(guān)系模式R1（U1，F(xiàn)1），R2（U2，F(xiàn)2），RK（UK，F(xiàn)K），其中U= U1U2UK,且不存在UiUj,Fi為F在Ui上的投影，如果R與R1，R2，RK自然連接的結(jié)果相等，則稱關(guān)系模式R的分解具有無損連接性。 具有無損連接性的分解保證不丟失信息； 無損連接性不一定能解決插入異常、刪除異常、修改復(fù)雜、數(shù)據(jù)冗余等問題。,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,第三種分解方法具有無損連接性 問題: 這種分解方法沒有保持原關(guān)系中的函數(shù)依賴 SL中的函數(shù)依賴SdeptSloc 沒有投影到關(guān)系模式ND、NL上,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,定義3-8 函數(shù)依賴保持性(Preserve Dependency)：設(shè)關(guān)系模式R（U,F）被分解為若干個(gè)關(guān)系模式R1（U1，F(xiàn)1），R2（U2，F(xiàn)2），RK（UK，F(xiàn)K），其中U= U1U2UK,且不存在UiUj,Fi為F在Ui上的投影，如果F所蘊(yùn)含的函數(shù)依賴一定也有分解到的某個(gè)關(guān)系模式中的函數(shù)依賴Fi所蘊(yùn)含，則稱關(guān)系模式R的分解具有函數(shù)依賴保持性。,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,當(dāng)對關(guān)系模式R進(jìn)行分解時(shí)，R的函數(shù)依賴集也按相應(yīng)的模式進(jìn)行分解。如果分解后總的函數(shù)依賴集與原函數(shù)依賴集保持一致，則稱保持依賴。 保持依賴反映了模式分解的依賴等價(jià)原則。依賴等價(jià)保證了分解后的模式與原有的模式在數(shù)據(jù)語義上的一致性。,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,實(shí)際上在對模式分解時(shí)，除考慮數(shù)據(jù)等價(jià)和依賴等價(jià)以外，還要考慮效率。因此保留適量冗余，以達(dá)到以空間換時(shí)間的目的，這也是模式分解的一個(gè)重要原則。,第四種分解方法,將SL分解為下面二個(gè)關(guān)系模式： ND(Sno, Sdept) DL(Sdept, Sloc) 這種分解方法就保持了函數(shù)依賴。,3. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求,無損連接性和函數(shù)依賴保持性是兩個(gè)相互獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)。具有無損連接性的分解不一定具有函數(shù)依賴保持性。同樣，具有函數(shù)依賴保持性的分解不一定具有無損連接性。,模式的分解（續(xù)）,如果一個(gè)分解具有無損連接性，則它能夠保證不丟失信息。 如果一個(gè)分解保持了函數(shù)依賴，則它可以減輕或解決各種異常情況。 分解具有無損連接性和分解保持函數(shù)依賴是兩個(gè)互相獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)。具有無損連接性的分解不一定能夠保持函數(shù)依賴。同樣，保持函數(shù)依賴的分解也不一定具有無損連接性。,模式的分解（續(xù)）,第一種分解方法既不具有無損連接性，也未保持函 數(shù)依賴，它不是原關(guān)系模式的一個(gè)等價(jià)分解； 第二種分解方法保持了函數(shù)依賴，但不具有無損連 接性； 第三種分解方法具有無損連接性，但未持函數(shù)依賴； 第四種分解方法既具有無損連接性，又保持了函數(shù) 依賴。,4. 關(guān)系模式分解的方法,關(guān)系模式分解的基礎(chǔ)是鍵碼和函數(shù)依賴。當(dāng)我們對關(guān)系模式中屬性之間的內(nèi)在聯(lián)系做了深入、準(zhǔn)確的分析，確定了鍵碼和函數(shù)依賴后采用下述方法進(jìn)行分解。,4. 關(guān)系模式分解的方法,方法一 部分依賴歸子集；完全依賴隨鍵碼 要使不屬于第二范式的關(guān)系模式“升級”，就要消除非主屬性對鍵碼的部分函數(shù)依賴。解決的方法就是對原有模式進(jìn)行分解。分解的關(guān)鍵在于：找出對鍵碼部分依賴的非主屬性所依賴的鍵碼的真子集，然后把這個(gè)真子集與所有相應(yīng)的非主屬性組合成一個(gè)新模式；對鍵碼完全依賴的所有非主屬性則與鍵碼組合成另一個(gè)新模式。,4. 關(guān)系模式分解的方法,例如，對于教學(xué)關(guān)系模式： U=學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系名，系主任，課程名，成績； F=學(xué)號(hào)姓名，學(xué)號(hào)年齡，學(xué)號(hào)性別，學(xué)號(hào)系名，系名系主任， (學(xué)號(hào)，課程名)成績,4. 關(guān)系模式分解的方法,按照完全函數(shù)依賴和部分函數(shù)依賴的概念，可以看出成績完全依賴（學(xué)號(hào)，課程名）；姓名，年齡，性別，系名，系主任函數(shù)依賴于學(xué)號(hào)，而對于（學(xué)號(hào)，課程名）只是部分依賴。 學(xué)生-系（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系名，系主任） 選課（學(xué)號(hào)，課程名，成績）。,4. 關(guān)系模式分解的方法,方法二 基本依賴為基礎(chǔ)，中間屬性作橋梁。 要使不屬于第三范式的關(guān)系模式“升級”，就要消除非主屬性對鍵碼的傳遞函數(shù)依賴。解決的方法非常簡單：以構(gòu)成傳遞鏈的兩個(gè)基本依賴為基礎(chǔ)形成兩個(gè)新的模式，這樣既切斷了傳遞鏈，又保持了兩個(gè)基本依賴，同時(shí)又有中間屬性作為橋梁，跨接兩個(gè)新的模式，從而實(shí)現(xiàn)無損的自然連接。,4. 關(guān)系模式分解的方法,例如方法一中分解后得到的關(guān)系模式學(xué)生-系中： U=學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系名，系主任； F=學(xué)號(hào)姓名，學(xué)號(hào)年齡，學(xué)號(hào)性別，學(xué)號(hào)系名，系名系主任. 考查學(xué)生_系關(guān)系，會(huì)發(fā)現(xiàn)由于學(xué)生_系的關(guān)系模式中存在：學(xué)號(hào)系名，系名系主任。則：學(xué)號(hào)系主任。由于鍵碼“學(xué)號(hào)”與非主屬性“系主任”之間存在傳遞函數(shù)依賴，所以學(xué)生_系3NF。如果對學(xué)生_系關(guān)系按方法二的要求進(jìn)行分解，分解后的關(guān)系模式為： 學(xué)生(學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系名)； 教學(xué)系(系名，系主任). 顯然分解后的各子模式均屬于3NF。,4. 關(guān)系模式分解的方法,在這里強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：上面介紹的解決部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴的模式的分解方法均為既具有無損連接性，又具有函數(shù)依賴保持性的規(guī)范化方法。,小 結(jié),在本任務(wù)中，我