針對(duì)一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),開發(fā)人員要做兩件事創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫,編制

1、SQL Server 2000SQL Server 2000 針對(duì)一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，開發(fā)人員要做兩件事：針對(duì)一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，開發(fā)人員要做兩件事：創(chuàng)建創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫，編制應(yīng)用程序編制應(yīng)用程序，其中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫是基礎(chǔ)。，其中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫是基礎(chǔ)。 對(duì)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫首先要確定數(shù)據(jù)庫由哪些表對(duì)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫首先要確定數(shù)據(jù)庫由哪些表組成，各表有什么屬性，即設(shè)計(jì)關(guān)系模式。組成，各表有什么屬性，即設(shè)計(jì)關(guān)系模式。 如何設(shè)計(jì)合理、高效的關(guān)系數(shù)據(jù)庫呢？設(shè)計(jì)的理論依據(jù)是如何設(shè)計(jì)合理、高效的關(guān)系數(shù)據(jù)庫呢？設(shè)計(jì)的理論依據(jù)是什么呢？本章就是針對(duì)這些問題作一些理論上的探討。什么呢？本章就是針對(duì)這些

2、問題作一些理論上的探討。 第第7 7章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論SQL Server 2000SQL Server 20007.1 7.1 關(guān)系模式的評(píng)價(jià)關(guān)系模式的評(píng)價(jià)7.2 7.2 函數(shù)依賴函數(shù)依賴7.3 7.3 范式范式第第7 7章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論SQL Server 2000SQL Server 20007.1 7.1 關(guān)系模式的評(píng)價(jià)關(guān)系模式的評(píng)價(jià)一、關(guān)系模式一、關(guān)系模式 關(guān)系模式是對(duì)關(guān)系（表）的描述，為了能夠清楚地刻劃出一關(guān)系模式是對(duì)關(guān)系（表）的描述，為了能夠清楚地刻劃出一個(gè)關(guān)系，關(guān)系模式需要由五部分組成，即：個(gè)關(guān)系，關(guān)系模式需要由五部分組成，即：

3、R R（U U，D D，DOMDOM，F(xiàn) F）其中：其中：R R：關(guān)系名關(guān)系名 U U：全體屬性集合全體屬性集合 D D：屬性域的集合屬性域的集合 DOMDOM：U U和和D D之間的映射關(guān)系的集合之間的映射關(guān)系的集合 F F：屬性間數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系的集合，即組成關(guān)系的各個(gè)元屬性間數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系的集合，即組成關(guān)系的各個(gè)元組必須滿足的完整性約束條件。這些約束或者通過對(duì)屬性取值范組必須滿足的完整性約束條件。這些約束或者通過對(duì)屬性取值范圍的限定，例如學(xué)生成績(jī)必須在圍的限定，例如學(xué)生成績(jī)必須在01000100之間，或者通過屬性值間之間，或者通過屬性值間的相互關(guān)聯(lián)（主要體現(xiàn)于值的相等與否）反映出來，后者稱

4、為數(shù)的相互關(guān)聯(lián)（主要體現(xiàn)于值的相等與否）反映出來，后者稱為數(shù)據(jù)依賴。據(jù)依賴。 SQL Server 2000SQL Server 2000一、關(guān)系模式一、關(guān)系模式 由于在關(guān)系模式由于在關(guān)系模式R R（U U，D D，DOMDOM，F(xiàn) F）中，影響數(shù)據(jù)庫模中，影響數(shù)據(jù)庫模式設(shè)計(jì)的主要是式設(shè)計(jì)的主要是U U和和F F，D D和和DOMDOM對(duì)其影響不大，關(guān)系模式簡(jiǎn)化對(duì)其影響不大，關(guān)系模式簡(jiǎn)化為三元組：為三元組： R R（U U，F(xiàn) F）7.1 7.1 關(guān)系模式的評(píng)價(jià)關(guān)系模式的評(píng)價(jià) 關(guān)系是關(guān)系模式在某一時(shí)刻的狀態(tài)或內(nèi)容，不同時(shí)刻關(guān)系是關(guān)系模式在某一時(shí)刻的狀態(tài)或內(nèi)容，不同時(shí)刻關(guān)系模式中的關(guān)系可能有所不

5、同，但它們必須滿足關(guān)系模關(guān)系模式中的關(guān)系可能有所不同，但它們必須滿足關(guān)系模式中式中F F所指定的完整性約束條件。即當(dāng)且僅當(dāng)所指定的完整性約束條件。即當(dāng)且僅當(dāng)U U上的一個(gè)關(guān)上的一個(gè)關(guān)系系r r滿足滿足F F時(shí)，時(shí)，r r稱為關(guān)系模式稱為關(guān)系模式R R（U U，F(xiàn) F）的一個(gè)關(guān)系。的一個(gè)關(guān)系。SQL Server 2000SQL Server 2000二、關(guān)系模式的評(píng)價(jià)二、關(guān)系模式的評(píng)價(jià)1、關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的核心關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的核心：關(guān)系模式的設(shè)計(jì)。：關(guān)系模式的設(shè)計(jì)。 2、關(guān)系模式的設(shè)計(jì)目標(biāo)關(guān)系模式的設(shè)計(jì)目標(biāo)：按照一定的原則從數(shù)量眾多而又相：按照一定的原則從數(shù)量眾多而又相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)中，構(gòu)造出一組

6、既能較好地反映現(xiàn)實(shí)世界，而又互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)中，構(gòu)造出一組既能較好地反映現(xiàn)實(shí)世界，而又有良好的操作性能的關(guān)系模式。有良好的操作性能的關(guān)系模式。7.1 7.1 關(guān)系模式的評(píng)價(jià)關(guān)系模式的評(píng)價(jià)SQL Server 2000SQL Server 2000 3 3 、關(guān)系模式的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)系模式的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 例：要求設(shè)計(jì)一個(gè)教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫，希望從該數(shù)據(jù)庫中得例：要求設(shè)計(jì)一個(gè)教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫，希望從該數(shù)據(jù)庫中得到學(xué)生學(xué)號(hào)、學(xué)生姓名、年齡、系別、系主任姓名、學(xué)生學(xué)習(xí)到學(xué)生學(xué)號(hào)、學(xué)生姓名、年齡、系別、系主任姓名、學(xué)生學(xué)習(xí)的課程和該課程的成績(jī)等信息。若將這些信息設(shè)計(jì)為一個(gè)關(guān)系，的課程和該課程的成績(jī)等信息。若將這些信息設(shè)

7、計(jì)為一個(gè)關(guān)系，關(guān)系模式為：關(guān)系模式為： 教學(xué)（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系名，系主任，課程名，成績(jī)）教學(xué)（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系名，系主任，課程名，成績(jī)）7.1 7.1 關(guān)系模式的評(píng)價(jià)關(guān)系模式的評(píng)價(jià)SQL Server 2000SQL Server 2000教學(xué)（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系名，系主任，課程名，成績(jī)）教學(xué)（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系名，系主任，課程名，成績(jī)）學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名年齡年齡系名系名系系主任主任課程名課程名成績(jī)成績(jī)9800198001李華李華2121計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)王民王民C C語言語言90909800198001李華李華2121計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)王民王民高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)80809800298002張平張

8、平2222計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)王民王民C C語言語言65659800298002張平張平2222計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)王民王民高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)70709800398003陳兵陳兵2121數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)趙敏趙敏高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)95959800398003陳兵陳兵2121數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)趙趙敏敏 離散數(shù)學(xué)離散數(shù)學(xué)75759900199001陸莉陸莉2323物理物理王珊王珊普通物理普通物理85857.1 7.1 關(guān)系模式的評(píng)價(jià)關(guān)系模式的評(píng)價(jià)SQL Server 2000SQL Server 2000以上關(guān)系存在下面幾個(gè)問題以上關(guān)系存在下面幾個(gè)問題 (1)(1)數(shù)據(jù)冗余較大數(shù)據(jù)冗余較大。一個(gè)學(xué)生只有一個(gè)姓名，但上面的表中若一個(gè)學(xué)生選

9、。一個(gè)學(xué)生只有一個(gè)姓名，但上面的表中若一個(gè)學(xué)生選幾門課，則該學(xué)生的姓名就要重復(fù)幾次。同樣一個(gè)系也只有一個(gè)系主任，上幾門課，則該學(xué)生的姓名就要重復(fù)幾次。同樣一個(gè)系也只有一個(gè)系主任，上表中系主任的姓名重復(fù)就更多了。表中系主任的姓名重復(fù)就更多了。 (2)(2)修改異常修改異常。假如計(jì)算機(jī)系的系主任換了，那么上表中的四條記錄的系。假如計(jì)算機(jī)系的系主任換了，那么上表中的四條記錄的系主任都需要修改，假如改得不一樣，或少改一處，就會(huì)造成數(shù)據(jù)不一致。主任都需要修改，假如改得不一樣，或少改一處，就會(huì)造成數(shù)據(jù)不一致。 (3)(3)插入異常插入異常。假如新成立了一個(gè)系：化工系，并且也有了系主任，但還。假如新成立了一

10、個(gè)系：化工系，并且也有了系主任，但還沒有招學(xué)生，所以不能在上表中插入化工系的記錄，也就不能在數(shù)據(jù)庫中保沒有招學(xué)生，所以不能在上表中插入化工系的記錄，也就不能在數(shù)據(jù)庫中保存化工系的系名和系主任的信息。同樣如果新增一門課，但還沒有學(xué)生選修，存化工系的系名和系主任的信息。同樣如果新增一門課，但還沒有學(xué)生選修，所以也不能插入該課程。所以也不能插入該課程。 (4)(4)刪除異常刪除異常。如果數(shù)學(xué)系的學(xué)生全畢業(yè)了，則需要?jiǎng)h除該系的學(xué)生記錄，。如果數(shù)學(xué)系的學(xué)生全畢業(yè)了，則需要?jiǎng)h除該系的學(xué)生記錄，但如果該系的學(xué)生全刪除了，則該系的系名、系主任信息也從數(shù)據(jù)庫中刪除但如果該系的學(xué)生全刪除了，則該系的系名、系主任信

11、息也從數(shù)據(jù)庫中刪除了。了。7.1 7.1 關(guān)系模式的評(píng)價(jià)關(guān)系模式的評(píng)價(jià)SQL Server 2000SQL Server 2000結(jié)論：結(jié)論： 以上關(guān)系模式不是一個(gè)好的關(guān)系模式。以上關(guān)系模式不是一個(gè)好的關(guān)系模式。 一個(gè)好的關(guān)系模式，除了能滿足用戶對(duì)信息存儲(chǔ)和查詢一個(gè)好的關(guān)系模式，除了能滿足用戶對(duì)信息存儲(chǔ)和查詢的基本要求外，還應(yīng)具備下列條件：的基本要求外，還應(yīng)具備下列條件：（1）盡可能少的數(shù)據(jù)冗余；）盡可能少的數(shù)據(jù)冗余；（2）沒有插入異常；）沒有插入異常；（3）沒有刪除異常；）沒有刪除異常；（4）沒有更新異常。）沒有更新異常。 7.1 7.1 關(guān)系模式的評(píng)價(jià)關(guān)系模式的評(píng)價(jià)SQL Server 2

12、000SQL Server 2000 對(duì)于有問題的關(guān)系模式，可以通過模式分解的方法使之對(duì)于有問題的關(guān)系模式，可以通過模式分解的方法使之規(guī)范化，上述關(guān)系模式如果分解為如下三個(gè)關(guān)系則可以克服規(guī)范化，上述關(guān)系模式如果分解為如下三個(gè)關(guān)系則可以克服以上出現(xiàn)的問題。以上出現(xiàn)的問題。 學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系名）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系名） 系（系名，系主任）系（系名，系主任） 選課（學(xué)號(hào)，課程名，成績(jī)）選課（學(xué)號(hào)，課程名，成績(jī)） 如何分解關(guān)系模式，分解的依據(jù)是什么？下二節(jié)將討論如何分解關(guān)系模式，分解的依據(jù)是什么？下二節(jié)將討論這些問題。這些問題。7.1 7.1 關(guān)系模式的評(píng)價(jià)關(guān)系模式的評(píng)價(jià)SQL Ser

13、ver 2000SQL Server 20007.2 7.2 函數(shù)依賴函數(shù)依賴一、數(shù)據(jù)依賴一、數(shù)據(jù)依賴 數(shù)據(jù)依賴就是指同一關(guān)系中屬性值的相互依賴和相互數(shù)據(jù)依賴就是指同一關(guān)系中屬性值的相互依賴和相互制約，即一個(gè)關(guān)系中屬性間值的相等與否體現(xiàn)出來的數(shù)據(jù)制約，即一個(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。如學(xué)生的學(xué)號(hào)將決定學(xué)生姓名，課程名將間的相互關(guān)系。如學(xué)生的學(xué)號(hào)將決定學(xué)生姓名，課程名將決定有哪些參考書等等。決定有哪些參考書等等。 數(shù)據(jù)依賴分?jǐn)?shù)據(jù)依賴分函數(shù)依賴函數(shù)依賴、多值依賴多值依賴和和連接依賴連接依賴等，其中等，其中函數(shù)依賴是最基本的一種數(shù)據(jù)依賴。函數(shù)依賴是最基本的一種數(shù)據(jù)依賴。SQ

14、L Server 2000SQL Server 2000二、函數(shù)依賴二、函數(shù)依賴函數(shù)依賴的定義：函數(shù)依賴的定義： 設(shè)有關(guān)系模式設(shè)有關(guān)系模式R R（U U），），U U是屬性集，是屬性集，X X和和Y Y是是U U的子集，的子集，r r是是R R（U U）的任一個(gè)關(guān)系。如果的任一個(gè)關(guān)系。如果r r中不可能存在兩個(gè)元組在中不可能存在兩個(gè)元組在X X上上的屬性值相等，而的屬性值相等，而Y Y上的屬性值不等，即任意的兩個(gè)元組上的屬性值不等，即任意的兩個(gè)元組t1t1和和t2t2，若，若t1(X)=t2(X)t1(X)=t2(X)，必有必有t1(Y)=t2(Y)t1(Y)=t2(Y)，那么我們稱屬性組那么

15、我們稱屬性組X X函數(shù)確定函數(shù)確定屬性組屬性組Y Y，或者說或者說Y Y函數(shù)依賴函數(shù)依賴于于X X。記為記為X X Y Y，其中其中X X叫決定因素，叫決定因素，Y Y叫依賴因素。叫依賴因素。7.2 7.2 函數(shù)依賴函數(shù)依賴SQL Server 2000SQL Server 2000 簡(jiǎn)單地說，對(duì)于任意兩個(gè)元組，如果它們的簡(jiǎn)單地說，對(duì)于任意兩個(gè)元組，如果它們的X X屬性組值相屬性組值相同，則它們的同，則它們的Y Y屬性組值也相同，我們就說屬性組值也相同，我們就說X X函數(shù)確定函數(shù)確定Y Y，或者或者說說Y Y函數(shù)依賴于函數(shù)依賴于X X。 更簡(jiǎn)單的表達(dá)：對(duì)于每一個(gè)確定的更簡(jiǎn)單的表達(dá)：對(duì)于每一個(gè)確

16、定的X X，Y Y的值就被唯一地的值就被唯一地確定，則說確定，則說X X函數(shù)確定函數(shù)確定Y Y，或者說或者說Y Y函數(shù)依賴于函數(shù)依賴于X X。 7.2 7.2 函數(shù)依賴函數(shù)依賴如關(guān)系：公民（身份證號(hào)，姓名，地址，工作單位）如關(guān)系：公民（身份證號(hào)，姓名，地址，工作單位） 身份證號(hào)一確定，則其地址就唯一確定，因此身份證號(hào)函數(shù)確身份證號(hào)一確定，則其地址就唯一確定，因此身份證號(hào)函數(shù)確定地址。定地址。 而姓名一確定，不一定能確定地址。而姓名一確定，不一定能確定地址。SQL Server 2000SQL Server 2000例：說出下列關(guān)系模式中的一些函數(shù)依賴。例：說出下列關(guān)系模式中的一些函數(shù)依賴。學(xué)生

17、（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別）選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）7.2 7.2 函數(shù)依賴函數(shù)依賴SQL Server 2000SQL Server 2000結(jié)論：結(jié)論：如果屬性組如果屬性組A A 屬性組屬性組B B，則，則A BA B函數(shù)依賴關(guān)系是屬性間的一種多對(duì)一的關(guān)系。函數(shù)依賴關(guān)系是屬性間的一種多對(duì)一的關(guān)系。 如果如果X X YY，且且XYXY，則，則X X和和Y Y是一對(duì)一關(guān)系。是一對(duì)一關(guān)系。如學(xué)號(hào)與身份證號(hào)。如學(xué)號(hào)與身份證號(hào)。7.2 7.2 函數(shù)依賴函數(shù)依賴SQL Server 2000SQL Server 2000三、函數(shù)依賴的幾種特例三、

18、函數(shù)依賴的幾種特例 1、平凡函數(shù)依賴與非平凡函數(shù)依賴、平凡函數(shù)依賴與非平凡函數(shù)依賴 由于由于Y X Y X 時(shí)，一定有時(shí)，一定有XYXY，平凡函數(shù)依賴必然成立，平凡函數(shù)依賴必然成立，沒有意義，所以一般所說的函數(shù)依賴總是指非平凡函數(shù)依賴。沒有意義，所以一般所說的函數(shù)依賴總是指非平凡函數(shù)依賴。若若Y X Y X ，則稱，則稱XYXY為平凡函數(shù)依賴。為平凡函數(shù)依賴。7.2 7.2 函數(shù)依賴函數(shù)依賴如果如果XYXY，且且Y XY X，則，則XYXY 稱為非平凡函數(shù)依賴。稱為非平凡函數(shù)依賴。SQL Server 2000SQL Server 2000推論：如果推論：如果XY ，且，且X是單個(gè)屬性，則是單

19、個(gè)屬性，則X Y2、完全函數(shù)依賴與部分函數(shù)依賴、完全函數(shù)依賴與部分函數(shù)依賴如果如果XY XY ，且對(duì)于任何且對(duì)于任何X XX X，都有都有X YX Y，則稱則稱y y完完全依賴于全依賴于x x，記作記作X YX Y如果如果XYXY，但，但Y Y不完全依賴于不完全依賴于X X，則稱則稱Y Y部分函數(shù)依賴于部分函數(shù)依賴于X X，記作記作X YX Y7.2 7.2 函數(shù)依賴函數(shù)依賴如：選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，課程名，成績(jī)）如：選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，課程名，成績(jī)）（學(xué)號(hào)，課程號(hào)）（學(xué)號(hào)，課程號(hào)） 成績(jī)成績(jī)（學(xué)號(hào)，課程號(hào)）（學(xué)號(hào)，課程號(hào)） 課程名課程名因?yàn)橐驗(yàn)?課程號(hào)課程號(hào) 課程名課程名 SQL Server

20、 2000SQL Server 20003、傳遞函數(shù)依賴、傳遞函數(shù)依賴 如果如果XY XY ， YZYZ，且且Y XY X， Y XY X，則稱，則稱Z Z傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)依賴于依賴于X X。記作。記作X X 傳遞傳遞Z Z 如：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，系名，系主任）如：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，系名，系主任）顯然系主任傳遞函數(shù)依賴于學(xué)號(hào)，顯然系主任傳遞函數(shù)依賴于學(xué)號(hào)，因?yàn)閷W(xué)號(hào)因?yàn)閷W(xué)號(hào)系名，系名系名，系名系主任系主任7.2 7.2 函數(shù)依賴函數(shù)依賴SQL Server 2000SQL Server 2000 思考題：已知關(guān)系模式思考題：已知關(guān)系模式R R（學(xué)生學(xué)號(hào)，課程名，學(xué)生專業(yè)號(hào)，學(xué)生學(xué)號(hào)，課程名，學(xué)生

21、專業(yè)號(hào)，專業(yè)名，成績(jī)），說出下面是什么關(guān)系？專業(yè)名，成績(jī)），說出下面是什么關(guān)系？（學(xué)生學(xué)號(hào)，課程名，學(xué)生專業(yè)號(hào)）（學(xué)生學(xué)號(hào)，課程名，學(xué)生專業(yè)號(hào)） 成績(jī)成績(jī) 學(xué)生學(xué)號(hào)學(xué)生學(xué)號(hào) 專業(yè)名專業(yè)名（學(xué)生學(xué)號(hào)，專業(yè)名）（學(xué)生學(xué)號(hào)，專業(yè)名） 成績(jī)成績(jī)（學(xué)生學(xué)號(hào)，課程名）（學(xué)生學(xué)號(hào)，課程名） 成績(jī)成績(jī)（課程名，專業(yè)名，成績(jī)）（課程名，專業(yè)名，成績(jī)） （課程名，成績(jī)）（課程名，成績(jī)） （函數(shù)依賴，部分函數(shù)依賴）（函數(shù)依賴，部分函數(shù)依賴） （函數(shù)依賴，傳遞函數(shù)依賴）（函數(shù)依賴，傳遞函數(shù)依賴） （不是函數(shù)依賴）（不是函數(shù)依賴） （完全函數(shù)依賴）（完全函數(shù)依賴） （平凡函數(shù)依賴）（平凡函數(shù)依賴） 練習(xí) ：7.2 7.

22、2 函數(shù)依賴函數(shù)依賴SQL Server 2000SQL Server 20004、侯選碼、侯選碼 我們已經(jīng)知道，如果某屬性組的值能唯一確定整個(gè)元組的我們已經(jīng)知道，如果某屬性組的值能唯一確定整個(gè)元組的值，則稱該屬性組為候選碼或侯選關(guān)鍵字。值，則稱該屬性組為候選碼或侯選關(guān)鍵字。 如（學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡）中，學(xué)號(hào)是關(guān)鍵字，如（學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡）中，學(xué)號(hào)是關(guān)鍵字， （學(xué)號(hào)，姓名）不是關(guān)鍵字，性別不是關(guān)鍵字。（學(xué)號(hào)，姓名）不是關(guān)鍵字，性別不是關(guān)鍵字。 現(xiàn)在給出候選碼的精確定義?，F(xiàn)在給出候選碼的精確定義。 設(shè)有關(guān)系模式設(shè)有關(guān)系模式R R（U U），），U U為屬性全集，為屬性全集，X X是是U

23、 U的子集，如果的子集，如果有有X UX U，則稱則稱X X是是R R的一個(gè)候選碼。的一個(gè)候選碼。 也就是也就是X U,X U,且不存在且不存在Y XY X，使得使得Y YU U。 候選碼如果有多個(gè)，可以選其中的一個(gè)作為主碼。候選碼如果有多個(gè)，可以選其中的一個(gè)作為主碼。7.2 7.2 函數(shù)依賴函數(shù)依賴SQL Server 2000SQL Server 20007.3 7.3 范式范式范式范式：關(guān)系模式滿足的約束條件稱為范式。根據(jù)滿足規(guī)：關(guān)系模式滿足的約束條件稱為范式。根據(jù)滿足規(guī)范化的程度不同，范式由低到高分為范化的程度不同，范式由低到高分為1NF1NF，2NF2NF，3NF3NF，BCNFBC

24、NF，4NF4NF，5NF5NF關(guān)系模式的規(guī)范化關(guān)系模式的規(guī)范化：把一個(gè)低一級(jí)的關(guān)系模式分解為高：把一個(gè)低一級(jí)的關(guān)系模式分解為高一級(jí)關(guān)系模式的過程。一級(jí)關(guān)系模式的過程。 SQL Server 2000SQL Server 2000 如果關(guān)系模式如果關(guān)系模式R，其所有屬性都是不可再分的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)，其所有屬性都是不可再分的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)，則稱則稱R屬于第一范式，屬于第一范式，R1NF例例1：R（姓名，身份，年齡）姓名，身份，年齡） 姓名姓名 身份身份 年齡年齡 - 張三張三 男學(xué)生男學(xué)生 17 李四李四 女教師女教師 27 林林林林 女作家女作家 29R不屬于不屬于1NF7.3 7.3 范式范式一、第

25、一范式（一、第一范式（1NF1NF）SQL Server 2000SQL Server 2000第一范式是作為一個(gè)關(guān)系模式的最起碼要求，是一定要滿第一范式是作為一個(gè)關(guān)系模式的最起碼要求，是一定要滿足的。足的。第一范式僅是關(guān)系模式的最低要求，僅僅滿足第一范式是第一范式僅是關(guān)系模式的最低要求，僅僅滿足第一范式是不夠的。不夠的。如前面所講的關(guān)系模式：如前面所講的關(guān)系模式：如：教學(xué)（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系名，系主任，課程名，如：教學(xué)（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系名，系主任，課程名，成績(jī)）成績(jī)）它滿足第一范式，但存在較大數(shù)據(jù)冗余和插入、刪除、修它滿足第一范式，但存在較大數(shù)據(jù)冗余和插入、刪除、修改異常。改異常。7.

26、3 7.3 范式范式一、第一范式（一、第一范式（1NF1NF）SQL Server 2000SQL Server 2000 如關(guān)系模式如關(guān)系模式R1NF，且每個(gè)非主屬性且每個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴于完全函數(shù)依賴于候選候選碼，則稱碼，則稱R屬于第二范式，屬于第二范式，R2NF。主屬性：候選碼中的屬性稱為主屬性。主屬性：候選碼中的屬性稱為主屬性。非主屬性：不包含在任何候選碼中的屬性稱為非主屬性非主屬性：不包含在任何候選碼中的屬性稱為非主屬性二、第二范式（二、第二范式（2NF2NF）7.3 7.3 范式范式SQL Server 2000SQL Server 20007.3 7.3 范式范式二、第二范式

27、（二、第二范式（2NF2NF）例例1：判斷：判斷R（教師編號(hào)，教師地址，課程號(hào)，課程名）是否（教師編號(hào)，教師地址，課程號(hào)，課程名）是否屬于第二范式。屬于第二范式。 候選碼：（教師編號(hào)，課程號(hào)）候選碼：（教師編號(hào)，課程號(hào)） 非主屬性：教師地址，課程名非主屬性：教師地址，課程名因?yàn)橐驗(yàn)? (: (教師編號(hào)，課程號(hào)教師編號(hào)，課程號(hào)) ) 教師地址教師地址 ( (教師編號(hào)，課程號(hào)教師編號(hào)，課程號(hào)) ) 課程名課程名所以本關(guān)系模式不屬于第二范式。所以本關(guān)系模式不屬于第二范式。SQL Server 2000SQL Server 2000 例例2 2：判斷：判斷 選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）是否屬于選課（學(xué)號(hào)

28、，課程號(hào)，成績(jī)）是否屬于2NF 2NF ，假如規(guī)定一個(gè)學(xué)生一門課只有一個(gè)成績(jī)假如規(guī)定一個(gè)學(xué)生一門課只有一個(gè)成績(jī)候選碼：（學(xué)號(hào)，課程號(hào)）候選碼：（學(xué)號(hào)，課程號(hào)） 非主屬性：成績(jī)非主屬性：成績(jī)因?yàn)槌煽?jī)完全函數(shù)依賴于（學(xué)號(hào)，課程號(hào)）因?yàn)槌煽?jī)完全函數(shù)依賴于（學(xué)號(hào)，課程號(hào)） 所以屬于所以屬于2NF2NF7.3 7.3 范式范式SQL Server 2000SQL Server 2000 例例3 3：判斷教師上課：判斷教師上課teach(teacher,class,course) 2NF? teach(teacher,class,course) 2NF? 假定一位教師給同一個(gè)班至多上一門課，一門課可以由多

29、位教假定一位教師給同一個(gè)班至多上一門課，一門課可以由多位教師上，一名老師也可上多門課。師上，一名老師也可上多門課。候選碼：（候選碼：（teacher,classteacher,class） 非主屬性：非主屬性： coursecourse因?yàn)橐驗(yàn)閏oursecourse完全函數(shù)依賴于（完全函數(shù)依賴于（ teacher,classteacher,class） 所以屬于所以屬于2NF2NF7.3 7.3 范式范式SQL Server 2000SQL Server 2000不滿足第二范式的關(guān)系模式必然存在各種存儲(chǔ)異常。如例不滿足第二范式的關(guān)系模式必然存在各種存儲(chǔ)異常。如例1 1滿足了滿足了2NF2NF

30、是不是就不存在存儲(chǔ)異常呢？不是。是不是就不存在存儲(chǔ)異常呢？不是。例：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系名，系主任，系辦電話）例：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系名，系主任，系辦電話）它滿足它滿足2NF2NF，但還存如下問題；但還存如下問題；存在數(shù)據(jù)冗余：大量的系信息冗余；存在數(shù)據(jù)冗余：大量的系信息冗余；它存在插入異常：系剛成立，沒有學(xué)生時(shí)不能添加系；它存在插入異常：系剛成立，沒有學(xué)生時(shí)不能添加系；它存在刪除異常：某系學(xué)生全部畢業(yè)，系的信息丟失；它存在刪除異常：某系學(xué)生全部畢業(yè)，系的信息丟失；它存在修改異常：系辦電話改動(dòng)，需要改動(dòng)多處。它存在修改異常：系辦電話改動(dòng)，需要改動(dòng)多處。因此，滿足了因此，滿足了2NF

31、2NF還不夠。還不夠。7.3 7.3 范式范式SQL Server 2000SQL Server 2000 如果關(guān)系模式如果關(guān)系模式R2NFR2NF，且，且R R的任一非主屬性都的任一非主屬性都不傳遞函數(shù)依賴不傳遞函數(shù)依賴于任何候選碼，則稱于任何候選碼，則稱R R屬于第三范式，屬于第三范式，R3NFR3NF 例例4：判斷上述關(guān)系模式：判斷上述關(guān)系模式 R1（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系名，系（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系名，系主任）是否滿足主任）是否滿足3NF。步驟：它滿足步驟：它滿足2NF（例（例4已證明）已證明）因?yàn)閷W(xué)號(hào)因?yàn)閷W(xué)號(hào)系名系名 系名系名系主任系主任 所以系主任傳遞函數(shù)依賴于學(xué)號(hào)所以系主任傳遞函數(shù)

32、依賴于學(xué)號(hào)即本關(guān)系模式不滿足即本關(guān)系模式不滿足3NF。三、第三范式（三、第三范式（3NF3NF）7.3 7.3 范式范式SQL Server 2000SQL Server 2000 不滿足不滿足3NF3NF的關(guān)系模式存在各種存儲(chǔ)異常。那么滿足的關(guān)系模式存在各種存儲(chǔ)異常。那么滿足3NF3NF的的關(guān)系模式是不是就不存在存儲(chǔ)異常呢？一般情況下是可以了，關(guān)系模式是不是就不存在存儲(chǔ)異常呢？一般情況下是可以了，但有些特殊情況下依然還存在存儲(chǔ)異常。但有些特殊情況下依然還存在存儲(chǔ)異常。例例5：判斷關(guān)系模式：判斷關(guān)系模式 選課（學(xué)號(hào)，姓名，課程號(hào)，成績(jī)）選課（學(xué)號(hào)，姓名，課程號(hào)，成績(jī)）3NF？步驟：它是否滿足步

33、驟：它是否滿足2NF？不是。？不是。既然不滿足既然不滿足2NF，當(dāng)然不滿足，當(dāng)然不滿足3NF。7.3 7.3 范式范式SQL Server 2000SQL Server 2000如：如：教學(xué)（學(xué)生，教師，課程），假定每一教師只能講一門教學(xué)（學(xué)生，教師，課程），假定每一教師只能講一門課，每門課由若干教師講授，每個(gè)學(xué)生選修某門課時(shí)就對(duì)應(yīng)課，每門課由若干教師講授，每個(gè)學(xué)生選修某門課時(shí)就對(duì)應(yīng)一個(gè)固定的教師。一個(gè)固定的教師。候選碼：（候選碼：（學(xué)生，教師），（學(xué)生，課程）學(xué)生，教師），（學(xué)生，課程）三個(gè)屬性都是主屬性，沒有非主屬性，滿足三個(gè)屬性都是主屬性，沒有非主屬性，滿足2NF和和3NF。但該關(guān)系模式

34、還是有數(shù)據(jù)冗余和存儲(chǔ)異常。如但該關(guān)系模式還是有數(shù)據(jù)冗余和存儲(chǔ)異常。如插入異常：無法存儲(chǔ)不選課的學(xué)生和不開課的教師插入異常：無法存儲(chǔ)不選課的學(xué)生和不開課的教師刪除異常：無法刪除一個(gè)學(xué)生的選課信息刪除異常：無法刪除一個(gè)學(xué)生的選課信息更新異常：某門課的某位教師換了，則選該教師的所有記錄均更新異常：某門課的某位教師換了，則選該教師的所有記錄均需修改。需修改。數(shù)據(jù)冗余大：一個(gè)學(xué)生選多門課，需重復(fù)存放該學(xué)生的信息數(shù)據(jù)冗余大：一個(gè)學(xué)生選多門課，需重復(fù)存放該學(xué)生的信息7.3 7.3 范式范式SQL Server 2000SQL Server 2000問題存在的原因：?jiǎn)栴}存在的原因： 主屬性部分函數(shù)依賴于侯選碼

35、主屬性部分函數(shù)依賴于侯選碼 （注（注2NF，3NF是要求非主屬是要求非主屬性對(duì)侯選碼的要求，而不是主屬性對(duì)侯選碼的要求）性對(duì)侯選碼的要求，而不是主屬性對(duì)侯選碼的要求） 如（學(xué)生，教師）如（學(xué)生，教師）課程，而教師課程，而教師課程，所以課程部分依課程，所以課程部分依賴于碼（學(xué)生，教師）賴于碼（學(xué)生，教師）7.3 7.3 范式范式SQL Server 2000SQL Server 2000四、四、BCBC范式（范式（BCNFBCNF）設(shè)關(guān)系模式設(shè)關(guān)系模式R R（U U）1NF1NF，如果對(duì)于如果對(duì)于R R的每個(gè)非平凡函數(shù)依的每個(gè)非平凡函數(shù)依賴賴X YX Y（Y XY X），），則則X X必包含候選

36、碼，那么必包含候選碼，那么RBCNFRBCNF。即若即若每一個(gè)決定因素都包含碼，則每一個(gè)決定因素都包含碼，則RBCNFRBCNF。由由BCNFBCNF的定義可以看出，每個(gè)的定義可以看出，每個(gè)BCNFBCNF的關(guān)系模式都具有如下的關(guān)系模式都具有如下性質(zhì)：性質(zhì)：所有非主屬性都完全函數(shù)依賴于每個(gè)侯選碼所有非主屬性都完全函數(shù)依賴于每個(gè)侯選碼所有主屬性都完全函數(shù)依賴于每個(gè)不包含它的侯選碼所有主屬性都完全函數(shù)依賴于每個(gè)不包含它的侯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沒有任何屬性完全函數(shù)依賴于非碼的任何一組屬性( (即每一即每一個(gè)決定因素都包含碼個(gè)決定因素都包含碼) )從函數(shù)依賴范疇內(nèi)，從函數(shù)依

37、賴范疇內(nèi)，BCNFBCNF已經(jīng)達(dá)到了最高的要求。已經(jīng)達(dá)到了最高的要求。推論：如果推論：如果R R只有一個(gè)侯選碼，且只有一個(gè)侯選碼，且R R 3NF3NF，則，則R R必屬于必屬于BCNFBCNF7.3 7.3 范式范式SQL Server 2000SQL Server 2000BCNFBCNF與與3NF3NF的區(qū)別的區(qū)別：3NF3NF只強(qiáng)調(diào)非主屬性對(duì)碼的完全直只強(qiáng)調(diào)非主屬性對(duì)碼的完全直接依賴，而接依賴，而BCNFBCNF不僅強(qiáng)調(diào)非主屬性對(duì)碼的完全直接依不僅強(qiáng)調(diào)非主屬性對(duì)碼的完全直接依賴，而且強(qiáng)調(diào)主屬性對(duì)碼的完全直接依賴，它包括賴，而且強(qiáng)調(diào)主屬性對(duì)碼的完全直接依賴，它包括3NF3NF。7.3 7

38、.3 范式范式SQL Server 2000SQL Server 2000 將關(guān)系模式轉(zhuǎn)化為較高級(jí)的范式稱為關(guān)系模式的規(guī)范化。將關(guān)系模式轉(zhuǎn)化為較高級(jí)的范式稱為關(guān)系模式的規(guī)范化。 關(guān)系模式屬于范式的級(jí)別越高，出現(xiàn)異常的概率越小，所關(guān)系模式屬于范式的級(jí)別越高，出現(xiàn)異常的概率越小，所以我們應(yīng)該讓關(guān)系模式盡可能屬于較高級(jí)的范式。以我們應(yīng)該讓關(guān)系模式盡可能屬于較高級(jí)的范式。 關(guān)系模式的規(guī)范化通常是采用分解的辦法，也就是將關(guān)系關(guān)系模式的規(guī)范化通常是采用分解的辦法，也就是將關(guān)系模式分解為幾個(gè)關(guān)系模式，使每個(gè)關(guān)系模式都達(dá)到更高的范式模式分解為幾個(gè)關(guān)系模式，使每個(gè)關(guān)系模式都達(dá)到更高的范式級(jí)別。但這種分解要求信息

39、不能有損失。級(jí)別。但這種分解要求信息不能有損失。 五、關(guān)系模式的規(guī)范化五、關(guān)系模式的規(guī)范化7.3 7.3 范式范式SQL Server 2000SQL Server 2000范式小結(jié)：范式小結(jié)：1NF 消除非主屬性對(duì)侯選碼的部分依賴消除非主屬性對(duì)侯選碼的部分依賴2NF 消除非主屬性對(duì)侯選碼的傳遞依賴消除非主屬性對(duì)侯選碼的傳遞依賴3NF 消除主屬性對(duì)侯選碼的部分依賴和傳遞依賴消除主屬性對(duì)侯選碼的部分依賴和傳遞依賴BCNF 消除非平凡且非函數(shù)依賴的多值依賴消除非平凡且非函數(shù)依賴的多值依賴 4NF 消除不是由侯選碼蘊(yùn)含的連接依賴消除不是由侯選碼蘊(yùn)含的連接依賴5NF7.3 7.3 范式范式SQL Server 2000SQL Server 2000 例：設(shè)關(guān)系模式例：設(shè)關(guān)系模式R（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)，教師姓名，教師地學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)，教師姓名，教師地址）規(guī)定：每個(gè)學(xué)生每學(xué)一門課只有一個(gè)成績(jī)，每門課只有一個(gè)址）規(guī)定：每個(gè)學(xué)生每學(xué)一門課只有一個(gè)成績(jī)，每門課只有一個(gè)教師任教，每個(gè)教師只有一個(gè)地址，且教師沒有同名同姓。教師任教，每個(gè)教師只有一個(gè)地址，且教師沒有同名同姓。要求：要求：（1）寫出）寫出R的基本函數(shù)依賴：的基本函數(shù)依賴：存在如下基本函數(shù)依賴：存在如下基本函數(shù)依賴：（學(xué)號(hào)，課程號(hào)）（學(xué)號(hào)，課程號(hào)）