[高等教育]第2章 關(guān)系數(shù)據(jù)理論與數(shù)據(jù)庫設(shè)計一ppt課件

1、第第2章章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計實際關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計實際本章概要本章概要 前面曾經(jīng)講述了關(guān)系數(shù)據(jù)庫、關(guān)系模型的根本概念以前面曾經(jīng)講述了關(guān)系數(shù)據(jù)庫、關(guān)系模型的根本概念以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范言語。及關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范言語。 如何運用關(guān)系模型設(shè)計關(guān)系數(shù)據(jù)庫，也就是面對一個如何運用關(guān)系模型設(shè)計關(guān)系數(shù)據(jù)庫，也就是面對一個現(xiàn)實問題，如何選擇一個比較好的關(guān)系方式的集合，現(xiàn)實問題，如何選擇一個比較好的關(guān)系方式的集合，每個關(guān)系又應該由哪些屬性組成。這屬于數(shù)據(jù)庫設(shè)計每個關(guān)系又應該由哪些屬性組成。這屬于數(shù)據(jù)庫設(shè)計的問題，確切地講是數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計的問題的問題，確切地講是數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計的問題 本章講述關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化實際，這是數(shù)據(jù)

2、庫邏輯設(shè)本章講述關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化實際，這是數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計的實際根據(jù)。計的實際根據(jù)。 要求了解規(guī)范化實際的研討動機及其在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中要求了解規(guī)范化實際的研討動機及其在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中的作用的作用 掌握函數(shù)依賴的有關(guān)概念掌握函數(shù)依賴的有關(guān)概念 第一范式、第二范式、第三范式的定義第一范式、第二范式、第三范式的定義 重點掌握并可以靈敏運用關(guān)系方式規(guī)范化的方法和關(guān)重點掌握并可以靈敏運用關(guān)系方式規(guī)范化的方法和關(guān)系方式分解的方法，這也是本章的難點。系方式分解的方法，這也是本章的難點。2.1 2.1 規(guī)范化問題的提出規(guī)范化問題的提出2.1.1 2.1.1 規(guī)范化實際的主要內(nèi)容規(guī)范化實際的主要內(nèi)容關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化

3、實際最早是由關(guān)系數(shù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化實際最早是由關(guān)系數(shù)據(jù)庫的開創(chuàng)人據(jù)庫的開創(chuàng)人E.F.CoddE.F.Codd提出的提出的后經(jīng)許多專家學者對關(guān)系數(shù)據(jù)庫實際作了后經(jīng)許多專家學者對關(guān)系數(shù)據(jù)庫實際作了深化的研討和開展，構(gòu)成了一整套有關(guān)深化的研討和開展，構(gòu)成了一整套有關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計的實際關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計的實際在該實際出現(xiàn)以前，層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫的在該實際出現(xiàn)以前，層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫的設(shè)計只是遵照其模型本身固有的原那么，設(shè)計只是遵照其模型本身固有的原那么，而無詳細的實際根據(jù)可言，因此帶有盲而無詳細的實際根據(jù)可言，因此帶有盲目性，能夠在以后的運轉(zhuǎn)和運用中發(fā)生目性，能夠在以后的運轉(zhuǎn)和運用中發(fā)生許多料想不到的問題

4、許多料想不到的問題在關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，關(guān)系模型包括一組關(guān)系在關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，關(guān)系模型包括一組關(guān)系方式，各個關(guān)系不是完全孤立的，數(shù)據(jù)庫的設(shè)方式，各個關(guān)系不是完全孤立的，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計較層次和網(wǎng)狀模型更為重要。計較層次和網(wǎng)狀模型更為重要。如何設(shè)計一個適宜的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，關(guān)鍵是如何設(shè)計一個適宜的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，關(guān)鍵是關(guān)系數(shù)據(jù)庫方式的設(shè)計，一個好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫方式的設(shè)計，一個好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫方式應該包括多少關(guān)系方式，而每一個關(guān)系方方式應該包括多少關(guān)系方式，而每一個關(guān)系方式又應該包括哪些屬性，又如何將這些相互關(guān)式又應該包括哪些屬性，又如何將這些相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系方式組建一個適宜的關(guān)系模型，這些聯(lián)的關(guān)

5、系方式組建一個適宜的關(guān)系模型，這些任務決議了到整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的效率，也是系統(tǒng)任務決議了到整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的效率，也是系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵所在，所以必需在關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)成敗的關(guān)鍵所在，所以必需在關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化實際的指點下逐漸完成。范化實際的指點下逐漸完成。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化實際主要包括三個方面的內(nèi)容：關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化實際主要包括三個方面的內(nèi)容： 函數(shù)依賴函數(shù)依賴 范式范式Normal FormNormal Form 方式設(shè)計方式設(shè)計 其中，函數(shù)依賴起著中心的作用，是方式分解和方式其中，函數(shù)依賴起著中心的作用，是方式分解和方式設(shè)計的根底，范式是方式分解的規(guī)范。設(shè)計的根底，范式是方式分解的規(guī)范。 2.1

6、.2 2.1.2 關(guān)系方式的存儲異常問題關(guān)系方式的存儲異常問題 數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計為什么要遵照一定的規(guī)范化實際？數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計為什么要遵照一定的規(guī)范化實際？ 什么是好的關(guān)系方式？什么是好的關(guān)系方式？ 某些不好的關(guān)系方式能夠?qū)е履男﹩栴}？某些不好的關(guān)系方式能夠?qū)е履男﹩栴}？ 下面經(jīng)過例子進展分析下面經(jīng)過例子進展分析: :例如，要求設(shè)計教學管理數(shù)據(jù)庫，其關(guān)系方式例如，要求設(shè)計教學管理數(shù)據(jù)庫，其關(guān)系方式SCDSCD如下：如下：SCD(SNO,SN,AGE,DEPT,MN,CNO,SCORE)SCD(SNO,SN,AGE,DEPT,MN,CNO,SCORE)其中，其中，SNOSNO表示學生學號，表示學

7、生學號，SNSN表示學生姓名，表示學生姓名，AGEAGE表示學表示學生年齡，生年齡，DEPTDEPT表示學生所在的系別，表示學生所在的系別，MNMN表示系主任姓表示系主任姓名，名，CNOCNO表示課程號，表示課程號，SCORESCORE表示成果。表示成果。 根據(jù)實踐情況，這些數(shù)據(jù)有如下語義規(guī)定：根據(jù)實踐情況，這些數(shù)據(jù)有如下語義規(guī)定：1. 1. 一個系有假設(shè)干個學生，但一個學生只屬于一個系；一個系有假設(shè)干個學生，但一個學生只屬于一個系；2. 2. 一個系只需一名系主任，但一個系主任可以同時兼幾一個系只需一名系主任，但一個系主任可以同時兼幾個系的系主任；個系的系主任；3. 3. 一個學生可以選修多

8、門功課，每門課程可有假設(shè)干學一個學生可以選修多門功課，每門課程可有假設(shè)干學生選修；生選修；4. 4. 每個學生學習課程有一個成果。每個學生學習課程有一個成果。在此關(guān)系方式中填入一部分詳細的數(shù)據(jù)，那么可得到在此關(guān)系方式中填入一部分詳細的數(shù)據(jù)，那么可得到SCDSCD關(guān)系方式的實例，即一個教學管理數(shù)據(jù)庫，如圖關(guān)系方式的實例，即一個教學管理數(shù)據(jù)庫，如圖2.12.1所所示。示。圖圖2.1 2.1 關(guān)系關(guān)系SCDSCDSNOSNAGEDEPTMNCNOSCORES1趙亦17計算機劉偉C190S1趙亦17計算機劉偉C285S2錢爾18信息王平C557S2錢爾18信息王平C680S2錢爾18信息王平C770S

9、2錢爾18信息王平C570S3孫珊20信息王平C10S3孫珊20信息王平C270S3孫珊20信息王平C485S4李思男自動化劉偉C193根據(jù)上述的語義規(guī)定，并分析以上關(guān)系中的數(shù)據(jù)，我們根據(jù)上述的語義規(guī)定，并分析以上關(guān)系中的數(shù)據(jù)，我們可以看出：可以看出：(SNO,CNO)屬性的組合能獨一標識一個元組，屬性的組合能獨一標識一個元組，所以所以(SNO,CNO)是該關(guān)系方式的主關(guān)系鍵。但在進展數(shù)是該關(guān)系方式的主關(guān)系鍵。但在進展數(shù)據(jù)庫的操作時，會出現(xiàn)以下幾方面的問題。據(jù)庫的操作時，會出現(xiàn)以下幾方面的問題。1. 數(shù)據(jù)冗余。每個系名和系主任的名字存儲的次數(shù)等于數(shù)據(jù)冗余。每個系名和系主任的名字存儲的次數(shù)等于該

10、系的學生人數(shù)乘以每個學生選修的課程門數(shù)，同時學生該系的學生人數(shù)乘以每個學生選修的課程門數(shù)，同時學生的姓名、年齡也都要反復存儲多次，數(shù)據(jù)的冗余度很大，的姓名、年齡也都要反復存儲多次，數(shù)據(jù)的冗余度很大，浪費了存儲空間浪費了存儲空間2. 插入異常。假設(shè)某個新系沒有招生，尚無學生時，那插入異常。假設(shè)某個新系沒有招生，尚無學生時，那么系名和系主任的信息無法插入到數(shù)據(jù)庫中。么系名和系主任的信息無法插入到數(shù)據(jù)庫中。由于在這個關(guān)系方式中，由于在這個關(guān)系方式中，(SNO,CNO)是主關(guān)系鍵。根據(jù)是主關(guān)系鍵。根據(jù)關(guān)系的實體完好性約束，主關(guān)系鍵的值不能為空，而這時關(guān)系的實體完好性約束，主關(guān)系鍵的值不能為空，而這時沒

11、有學生，沒有學生，SNO和和CNO均無值，因此不能進展插入操作。均無值，因此不能進展插入操作。另外，當某個學生尚未選課，即另外，當某個學生尚未選課，即CNO未知，實體完好性未知，實體完好性約束還規(guī)定，主關(guān)系鍵的值不能部分為空，同樣不能進展約束還規(guī)定，主關(guān)系鍵的值不能部分為空，同樣不能進展插入操作。插入操作。3. 3. 刪除異常。刪除異常。某系學生全部畢業(yè)而沒有招生時，刪除全部學生的記某系學生全部畢業(yè)而沒有招生時，刪除全部學生的記錄那么系名、系主任也隨之刪除，而這個系依然存在，錄那么系名、系主任也隨之刪除，而這個系依然存在，在數(shù)據(jù)庫中卻無法找到該系的信息。在數(shù)據(jù)庫中卻無法找到該系的信息。另外，假

12、設(shè)某個學生不再選修另外，假設(shè)某個學生不再選修C1C1課程，本應該只刪去課程，本應該只刪去C1C1，但，但C1C1是主關(guān)系鍵的一部分，為保證明體完好性，是主關(guān)系鍵的一部分，為保證明體完好性，必需將整個元組一同刪掉，這樣，有關(guān)該學生的其它必需將整個元組一同刪掉，這樣，有關(guān)該學生的其它信息也隨之喪失。信息也隨之喪失。4. 4. 更新異常。更新異常。假設(shè)學生改名，那么該學生的一切記錄都要逐一修正假設(shè)學生改名，那么該學生的一切記錄都要逐一修正SNSN又如某系改換系主任，那么屬于該系的學生記錄都要又如某系改換系主任，那么屬于該系的學生記錄都要修正修正MNMN的內(nèi)容，稍有不慎，就有能夠漏改某些記錄，的內(nèi)容，

13、稍有不慎，就有能夠漏改某些記錄，這就會呵斥數(shù)據(jù)的不一致性，破壞了數(shù)據(jù)的完好性。這就會呵斥數(shù)據(jù)的不一致性，破壞了數(shù)據(jù)的完好性。 由于存在以上問題，我們說，由于存在以上問題，我們說，SCDSCD是一個不好的關(guān)系方是一個不好的關(guān)系方式。產(chǎn)生上述問題的緣由，直觀地說，是由于關(guān)系中式。產(chǎn)生上述問題的緣由，直觀地說，是由于關(guān)系中“包羅萬象，內(nèi)容太雜了。包羅萬象，內(nèi)容太雜了。 那么，怎樣才干得到一個好的關(guān)系方式呢？那么，怎樣才干得到一個好的關(guān)系方式呢？ 我們把關(guān)系方式我們把關(guān)系方式SCDSCD分解為下面三個構(gòu)造簡單的關(guān)系方分解為下面三個構(gòu)造簡單的關(guān)系方式，如圖式，如圖2.22.2所示。所示。 學生關(guān)系學生關(guān)

14、系S(SNO,SN,AGE,DEPT)S(SNO,SN,AGE,DEPT) 選課關(guān)系選課關(guān)系SC(SNO,CNO,SCORE)SC(SNO,CNO,SCORE) 系關(guān)系系關(guān)系D(DEPT,MN)D(DEPT,MN)SNOSNAGEDEPTSNOCNOSCORES1趙亦17計算機S1C190S2錢爾18信息S1C285S3孫珊20信息S2C557S4李思21自動化S2C680S2C7S2C570DEPTMNS3C10計算機劉偉S3C270信息王平S3C485自動化劉偉S4C193圖3.2 分解后的關(guān)系方式 在以上三個關(guān)系方式中，實現(xiàn)了信息的某種程在以上三個關(guān)系方式中，實現(xiàn)了信息的某種程度的分別，

15、度的分別，S S中存儲學生根本信息，與所選課程及系主任中存儲學生根本信息，與所選課程及系主任無關(guān)無關(guān)D D中存儲系的有關(guān)信息，與學生無關(guān)中存儲系的有關(guān)信息，與學生無關(guān)SCSC中存儲學生選課的信息，而與所學生及系的中存儲學生選課的信息，而與所學生及系的有關(guān)信息無關(guān)有關(guān)信息無關(guān)與與SCDSCD相比，分解為三個關(guān)系方式后，數(shù)據(jù)的相比，分解為三個關(guān)系方式后，數(shù)據(jù)的冗余度明顯降低。冗余度明顯降低。當新插入一個系時，只需在關(guān)系當新插入一個系時，只需在關(guān)系D D中添加一條中添加一條記錄記錄當某個學生尚未選課，只需在關(guān)系當某個學生尚未選課，只需在關(guān)系S S中添加一中添加一條學生記錄，而與選課關(guān)系無關(guān)，這就防止

16、了條學生記錄，而與選課關(guān)系無關(guān)，這就防止了插入異常插入異常當一個系的學生全部畢業(yè)時，只需在當一個系的學生全部畢業(yè)時，只需在S S中刪除中刪除該系的全部學生記錄，而關(guān)系該系的全部學生記錄，而關(guān)系D D中有關(guān)該系的中有關(guān)該系的信息依然保管，從而不會引起刪除異常信息依然保管，從而不會引起刪除異常同時，由于數(shù)據(jù)冗余度的降低，數(shù)據(jù)沒有反復同時，由于數(shù)據(jù)冗余度的降低，數(shù)據(jù)沒有反復存儲，也不會引起更新異常。存儲，也不會引起更新異常。經(jīng)過上述分析，我們說分解后的關(guān)系方式是一經(jīng)過上述分析，我們說分解后的關(guān)系方式是一個好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫方式。個好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫方式。從而得出結(jié)論，一個好的關(guān)系方式應該具備以從而得出結(jié)論，

17、一個好的關(guān)系方式應該具備以下四個條件：下四個條件：1. 1. 盡能夠少的數(shù)據(jù)冗余。盡能夠少的數(shù)據(jù)冗余。2. 2. 沒有插入異常。沒有插入異常。3. 3. 沒有刪除異常。沒有刪除異常。4. 4. 沒有更新異常。沒有更新異常。 但要留意，一個好的關(guān)系方式并不是在任何情但要留意，一個好的關(guān)系方式并不是在任何情況下都是最優(yōu)的況下都是最優(yōu)的如何按照一定的規(guī)范設(shè)計關(guān)系方式，將構(gòu)造復如何按照一定的規(guī)范設(shè)計關(guān)系方式，將構(gòu)造復雜的關(guān)系分解成構(gòu)造簡單的關(guān)系，從而把不好雜的關(guān)系分解成構(gòu)造簡單的關(guān)系，從而把不好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫方式轉(zhuǎn)變?yōu)楹玫年P(guān)系數(shù)據(jù)庫方式，的關(guān)系數(shù)據(jù)庫方式轉(zhuǎn)變?yōu)楹玫年P(guān)系數(shù)據(jù)庫方式，這就是關(guān)系的規(guī)范化，規(guī)范

18、化又可以根據(jù)不同這就是關(guān)系的規(guī)范化，規(guī)范化又可以根據(jù)不同的要求而分成假設(shè)干級別的要求而分成假設(shè)干級別我們要設(shè)計的關(guān)系方式中的各屬性是相互依賴、我們要設(shè)計的關(guān)系方式中的各屬性是相互依賴、相互制約的，這樣才構(gòu)成了一個構(gòu)造嚴謹?shù)恼嗷ブ萍s的，這樣才構(gòu)成了一個構(gòu)造嚴謹?shù)恼w。因此在設(shè)計關(guān)系方式時，必需從語義上分體。因此在設(shè)計關(guān)系方式時，必需從語義上分析這些依賴關(guān)系析這些依賴關(guān)系2.2 2.2 函數(shù)依賴函數(shù)依賴2.2.12.2.1函數(shù)依賴的定義及性質(zhì)函數(shù)依賴的定義及性質(zhì)關(guān)系方式中的各屬性之間相互依賴、相互制約的關(guān)系方式中的各屬性之間相互依賴、相互制約的聯(lián)絡稱為數(shù)據(jù)依賴。聯(lián)絡稱為數(shù)據(jù)依賴。數(shù)據(jù)依賴普通分為

19、函數(shù)依賴、多值依賴和銜接依數(shù)據(jù)依賴普通分為函數(shù)依賴、多值依賴和銜接依賴。賴。其中其中, ,函數(shù)依賴是最重要的數(shù)據(jù)依賴。函數(shù)依賴是最重要的數(shù)據(jù)依賴。函數(shù)依賴函數(shù)依賴Functional DependencyFunctional Dependency是關(guān)系方是關(guān)系方式中屬性之間的一種邏輯依賴關(guān)系。式中屬性之間的一種邏輯依賴關(guān)系。例如在上一節(jié)引見的關(guān)系方式例如在上一節(jié)引見的關(guān)系方式SCDSCD中，中，SNOSNO與與SNSN、AGEAGE、DEPTDEPT之間都有一種依賴關(guān)系。之間都有一種依賴關(guān)系。由于一個由于一個SNOSNO只對應一個學生，而一個學生只能只對應一個學生，而一個學生只能屬于一個系，所

20、以當屬于一個系，所以當SNOSNO的值確定之后，的值確定之后，SNSN，AGEAGE，DEPTDEPT的值也隨之被獨一確實定了。的值也隨之被獨一確實定了。這類似于變量之間的單值函數(shù)關(guān)系。設(shè)單值函數(shù)這類似于變量之間的單值函數(shù)關(guān)系。設(shè)單值函數(shù)Y=F(X)Y=F(X)，自變量，自變量X X的值可以決議一個獨一的函的值可以決議一個獨一的函數(shù)值數(shù)值Y Y。在這里，我們說在這里，我們說SNOSNO決議函數(shù)決議函數(shù)SNSN，AGEAGE，DEPTDEPT，或者說或者說SNSN，AGEAGE，DEPTDEPT函數(shù)依賴于函數(shù)依賴于SNOSNO。下面給函數(shù)依賴的方式化定義。下面給函數(shù)依賴的方式化定義。 2.2.1

21、.12.2.1.1函數(shù)依賴的定義函數(shù)依賴的定義定義定義2.12.1設(shè)關(guān)系方式設(shè)關(guān)系方式R(UR(U，F(xiàn))F)，U U是屬性選集，是屬性選集，F(xiàn) F是是U U上的上的函數(shù)依賴集，函數(shù)依賴集，X X和和Y Y是是U U的子集，假設(shè)對于的子集，假設(shè)對于R(U)R(U)的恣意一個的恣意一個能夠的關(guān)系能夠的關(guān)系r r，對于，對于X X的每一個詳細值，的每一個詳細值，Y Y都有獨一的詳細都有獨一的詳細值與之對應，那么稱值與之對應，那么稱X X函數(shù)決議函數(shù)決議Y Y，或，或Y Y函數(shù)依賴于函數(shù)依賴于X X，記，記作作XYXY。我們稱。我們稱X X為決議要素，為決議要素，Y Y為依賴要素。當為依賴要素。當Y

22、Y不函數(shù)不函數(shù)依賴于依賴于X X時，記作：時，記作：X YX Y。當。當XYXY且且YXYX時，那么記作：時，那么記作： X YX Y。對于關(guān)系方式對于關(guān)系方式SCDSCDU=SNO,SN,AGE,DEPT,MN,CNO,SCOREU=SNO,SN,AGE,DEPT,MN,CNO,SCOREF=SNOSNF=SNOSN，SNOAGESNOAGE，SNODEPTSNODEPT一個一個SNOSNO有多個有多個SCORESCORE的值與其對應，因此的值與其對應，因此SCORESCORE不能獨一不能獨一地確定，即地確定，即SCORESCORE不能函數(shù)依賴于不能函數(shù)依賴于SNOSNO，所以有：，所以有：

23、 SNO SNO SCORESCORE。但是但是SCORESCORE可以被可以被SNOSNO，CNOCNO獨一地確定。所以可表示獨一地確定。所以可表示為：為：SNOSNO，CNOCNOSCORESCORE。 有關(guān)函數(shù)依賴的幾點闡明：有關(guān)函數(shù)依賴的幾點闡明：1 1平凡的函數(shù)依賴與非平凡的函數(shù)依賴。平凡的函數(shù)依賴與非平凡的函數(shù)依賴。當屬性集當屬性集Y Y是屬性集是屬性集X X的子集時，那么必然存在著函數(shù)依的子集時，那么必然存在著函數(shù)依賴賴XY,XY,這種類型的函數(shù)依賴稱為平凡的函數(shù)依賴。這種類型的函數(shù)依賴稱為平凡的函數(shù)依賴。假設(shè)假設(shè)Y Y不是不是X X的子集，那么稱的子集，那么稱XYXY為非平凡的

24、函數(shù)依賴。為非平凡的函數(shù)依賴。假設(shè)不特別聲明，我們討論的都是非平凡的函數(shù)依賴。假設(shè)不特別聲明，我們討論的都是非平凡的函數(shù)依賴。2 2函數(shù)依賴是語義范疇的概念。函數(shù)依賴是語義范疇的概念。我們只能根據(jù)語義來確定一個函數(shù)依賴，而不能按照其我們只能根據(jù)語義來確定一個函數(shù)依賴，而不能按照其方式化定義來證明一個函數(shù)依賴能否成立。方式化定義來證明一個函數(shù)依賴能否成立。例如，對于關(guān)系方式例如，對于關(guān)系方式S S，當學生不存在重名的情況下，可，當學生不存在重名的情況下，可以得到：以得到：SNAGESNAGESNDEPTSNDEPT這種函數(shù)依賴關(guān)系，必需是在沒有重名的學生條件下才這種函數(shù)依賴關(guān)系，必需是在沒有重名

25、的學生條件下才成立的，否那么就不存在函數(shù)依賴了。成立的，否那么就不存在函數(shù)依賴了。所以函數(shù)依賴反映了一種語義完好性約束。所以函數(shù)依賴反映了一種語義完好性約束。 3 3函數(shù)依賴與屬性之間的聯(lián)絡類型有關(guān)。函數(shù)依賴與屬性之間的聯(lián)絡類型有關(guān)。1 1在一個關(guān)系方式中，假設(shè)屬性在一個關(guān)系方式中，假設(shè)屬性X X與與Y Y有有1:11:1聯(lián)絡時，聯(lián)絡時，那么存在函數(shù)依賴那么存在函數(shù)依賴XYXY，YXYX，即，即X YX Y。例如，當學生無重名時，例如，當學生無重名時，SNO SNSNO SN。2 2假設(shè)屬性假設(shè)屬性X X與與Y Y有有m:1m:1的聯(lián)絡時，那么只存在函數(shù)依的聯(lián)絡時，那么只存在函數(shù)依賴賴XYXY

26、。 例如，例如，SNOSNO與與AGEAGE，DEPTDEPT之間均為之間均為m:1m:1聯(lián)絡，所以有聯(lián)絡，所以有SNOAGESNOAGE，SNODEPTSNODEPT。3 3假設(shè)屬性假設(shè)屬性X X與與Y Y有有m: nm: n的聯(lián)絡時，那么的聯(lián)絡時，那么X X與與Y Y之間不存之間不存在任何函數(shù)依賴關(guān)系。在任何函數(shù)依賴關(guān)系。 例如，一個學生可以選修多門課程，一門課程又可例如，一個學生可以選修多門課程，一門課程又可以為多個學生選修，所以以為多個學生選修，所以SNOSNO與與CNOCNO之間不存在函數(shù)依賴之間不存在函數(shù)依賴關(guān)系。關(guān)系。由于函數(shù)依賴與屬性之間的聯(lián)絡類型有關(guān)，所以在確定由于函數(shù)依賴與

27、屬性之間的聯(lián)絡類型有關(guān)，所以在確定屬性間的函數(shù)依賴關(guān)系時，可以從分析屬性間的聯(lián)絡類屬性間的函數(shù)依賴關(guān)系時，可以從分析屬性間的聯(lián)絡類型入手，便可確定屬性間的函數(shù)依賴。型入手，便可確定屬性間的函數(shù)依賴。 4 4函數(shù)依賴關(guān)系的存在與時間無關(guān)。函數(shù)依賴關(guān)系的存在與時間無關(guān)。由于函數(shù)依賴是指關(guān)系中的一切元組應該滿足的由于函數(shù)依賴是指關(guān)系中的一切元組應該滿足的約束條件，而不是指關(guān)系中某個或某些元組所約束條件，而不是指關(guān)系中某個或某些元組所滿足的約束條件。滿足的約束條件。當關(guān)系中的元組添加、刪除或更新后都不能破壞當關(guān)系中的元組添加、刪除或更新后都不能破壞這種函數(shù)依賴。這種函數(shù)依賴。因此，必需根據(jù)語義來確定屬

28、性之間的函數(shù)依賴，因此，必需根據(jù)語義來確定屬性之間的函數(shù)依賴，而不能單憑某一時辰關(guān)系中的實踐數(shù)據(jù)值來判而不能單憑某一時辰關(guān)系中的實踐數(shù)據(jù)值來判別。別。例如，對于關(guān)系方式例如，對于關(guān)系方式S S，假設(shè)沒有給出無重名的，假設(shè)沒有給出無重名的學生這種語義規(guī)定，那么即使當前關(guān)系中沒有學生這種語義規(guī)定，那么即使當前關(guān)系中沒有重名的記錄，也只能存在函數(shù)依賴重名的記錄，也只能存在函數(shù)依賴SNOSNSNOSN，而不能存在函數(shù)依賴而不能存在函數(shù)依賴SNSNOSNSNO，由于假設(shè)新添，由于假設(shè)新添加一個重名的學生，函數(shù)依賴加一個重名的學生，函數(shù)依賴SNSNOSNSNO必然不必然不成立。成立。所以函數(shù)依賴關(guān)系的存在

29、與時間無關(guān)，而只與數(shù)所以函數(shù)依賴關(guān)系的存在與時間無關(guān)，而只與數(shù)據(jù)之間的語義規(guī)定有關(guān)。據(jù)之間的語義規(guī)定有關(guān)。 5 5函數(shù)依賴可以保證關(guān)系分解的無損銜接性。函數(shù)依賴可以保證關(guān)系分解的無損銜接性。設(shè)設(shè)R RX X，Y Y，Z Z，X X，Y Y，Z Z為不相交的屬性集合，為不相交的屬性集合，假設(shè)假設(shè)XYXY或或XZ,XZ,那么有那么有R(XR(X，Y Y，Z)=RXZ)=RX，YY* *RXRX，ZZ，其中，其中，RXRX，YY表示關(guān)系表示關(guān)系R R在屬性在屬性X X，Y Y上的投上的投影，影， RX RX，ZZ表示關(guān)系表示關(guān)系R R在屬性在屬性X X，Z Z上的上的投影。即投影。即R RX X，Y

30、 Y，Z Z等于其投影在等于其投影在X X上的自上的自然銜接，這樣便保證了關(guān)系然銜接，這樣便保證了關(guān)系R R分解后不會喪失分解后不會喪失原有的信息，稱作關(guān)系分解的無損銜接性。原有的信息，稱作關(guān)系分解的無損銜接性。例如，對于關(guān)系方式例如，對于關(guān)系方式SCDSCD，有，有SNOSNOSNSN，AGEAGE，DEPTDEPT，MNMN，SCDSCDSNOSNO，SNSN，AGEAGE，DEPTDEPT，MNMN，CNOCNO，SCORESCORE=SCDSNO=SCDSNO，SNSN，AGEAGE，DEPTDEPT，MNMN* *SCDSNOSCDSNO，CNOCNO，SCORESCORE，也就是說

31、，用其，也就是說，用其投影在投影在SNOSNO上的自然銜接可復原關(guān)系方式上的自然銜接可復原關(guān)系方式SCDSCD。2.2.1.2 2.2.1.2 函數(shù)依賴的根本性質(zhì)函數(shù)依賴的根本性質(zhì)1 1投影性。投影性。根據(jù)平凡的函數(shù)依賴的定義可知，根據(jù)平凡的函數(shù)依賴的定義可知，一組屬性函數(shù)決議它的一切子集一組屬性函數(shù)決議它的一切子集例如，在關(guān)系例如，在關(guān)系SCDSCD中，中，SNOSNO，CNOCNOSNOSNO和和SNOSNO，CNOCNOCNOCNO。2 2擴張性。擴張性。假設(shè)假設(shè)XYXY且且WZWZ，那么，那么X X，W WY Y，Z Z。例如，例如，SNOSNOSNSN，AGEAGE，DEPTMNDE

32、PTMN，那么有，那么有SNOSNO，DEPTDEPTSNSN，AGEAGE，MNMN。3 3合并性。合并性。假設(shè)假設(shè)XYXY且且XZXZ那么必有那么必有XXY Y，Z Z。例如，在關(guān)系例如，在關(guān)系SCDSCD中，中，SNOSNOSN,AGESN,AGE，SNOSNODEPT,MNDEPT,MN，那么有，那么有SNOSNOSN,AGESN,AGE，DEPTDEPT，MNMN。4 4分解性。分解性。假設(shè)假設(shè)XXY Y，Z Z, ,那么那么XYXY且且XZXZ。很顯。很顯然，分解性為合并性的逆過程然，分解性為合并性的逆過程由合并性和分解性，很容易得到以下現(xiàn)實：由合并性和分解性，很容易得到以下現(xiàn)實：

33、XA1XA1，A2A2，,An,An成立的充分必要條件是成立的充分必要條件是XAiXAii=1,2,ni=1,2,n成立。成立。 2.2.2 2.2.2 函數(shù)依賴的邏輯蘊涵函數(shù)依賴的邏輯蘊涵定義定義2.2 2.2 設(shè)設(shè)F F是關(guān)系方式是關(guān)系方式R R上的一個函數(shù)依上的一個函數(shù)依賴集合，賴集合，X X、Y Y是是R R的屬性子集，假設(shè)從的屬性子集，假設(shè)從F F的函數(shù)依賴能推倒出的函數(shù)依賴能推倒出XYXY，那么稱，那么稱F F邏輯邏輯地蘊涵地蘊涵XYXY，或稱，或稱XYXY可以從可以從F F中導出，中導出，或或XYXY邏輯蘊涵于邏輯蘊涵于F F。定義定義2.3 2.3 被被F F邏輯蘊涵的函數(shù)依賴

34、的集合稱邏輯蘊涵的函數(shù)依賴的集合稱為為F F的閉包的閉包ClosureClosure，計為，計為F+F+。普通。普通情況下，情況下， F+ F+包含或等于包含或等于F F。假設(shè)兩者相。假設(shè)兩者相等，那么稱等，那么稱F F是函數(shù)依賴的完備集。是函數(shù)依賴的完備集。2.2.3 2.2.3 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)依賴定義定義2.4 2.4 設(shè)關(guān)系方式設(shè)關(guān)系方式R(U)R(U)，U U是屬性選集，是屬性選集，X X和和Y Y是是U U的子的子集，集，假設(shè)假設(shè)XYXY，并且對于，并且對于X X的任何一個真子集的任何一個真子集X,X,都有都有X YX Y，那么稱那么稱Y Y對對X

35、X完全函數(shù)依賴完全函數(shù)依賴Full Functional Full Functional DependencyDependency，記作，記作 X Y X Y。假設(shè)對假設(shè)對X X的某個真子集的某個真子集XX，有，有XYXY，那么稱，那么稱Y Y對部分函對部分函數(shù)依賴數(shù)依賴Partial Functional DependencyPartial Functional Dependency，記作，記作X X Y Y。例如，在關(guān)系方式例如，在關(guān)系方式SCDSCD中，由于中，由于SNO SCORESNO SCORE，且，且CNO CNO SCORESCORE，所以有：，所以有：SNOSNO，CNOCN

36、O SCORE SCORE 。而而SNOAGESNOAGE，所以，所以SNOSNO，CNOCNO AGE AGE。由定義由定義2.42.4可知：可知：只需當決議要素是組合屬性時，討論部分函數(shù)依賴才有只需當決議要素是組合屬性時，討論部分函數(shù)依賴才有意義意義當決議要素是單屬性時，只能是完全函數(shù)依賴。當決議要素是單屬性時，只能是完全函數(shù)依賴。例如，在關(guān)系方式例如，在關(guān)系方式S SSNOSNO，SNSN，AGEAGE，DEPTDEPT，決議要素，決議要素為單屬性為單屬性SNOSNO，有，有SNOSNOSNSN，AGEAGE，DEPTDEPT，不存在部，不存在部分函數(shù)依賴。分函數(shù)依賴。 fp fp2.2

37、.4 2.2.4 傳送函數(shù)依賴傳送函數(shù)依賴定義定義2.5 2.5 設(shè)有關(guān)系方式設(shè)有關(guān)系方式R RU U，U U是屬性選集，是屬性選集，X X，Y Y，Z Z是是U U的子集，的子集，假設(shè)假設(shè)XYXY，但，但Y XY X，而，而YZYZY XY X，Z YZ Y，那么稱那么稱Z Z對對X X傳送函數(shù)依賴傳送函數(shù)依賴Transitive Transitive Functional DependencyFunctional Dependency， 記記作：作：X X Z Z。假設(shè)假設(shè)YXYX，那么，那么X YX Y，這時稱，這時稱Z Z對對X X直接函數(shù)依直接函數(shù)依賴，而不是傳送函數(shù)依賴。賴，而不是

38、傳送函數(shù)依賴。例如，在關(guān)系方式例如，在關(guān)系方式SCDSCD中，中，SNODEPTSNODEPT，但，但DEPT DEPT SNOSNO，而，而DEPTNMNDEPTNMN，那么有，那么有SNO MNSNO MN。當學。當學生不存在重名的情況下，有生不存在重名的情況下，有SNOSNSNOSN，SNSNOSNSNO，SNO SNSNO SN，SNDEPTNSNDEPTN，這時，這時DEPTDEPT對對SNOSNO是直是直接函數(shù)依賴，而不是傳送函數(shù)依賴。接函數(shù)依賴，而不是傳送函數(shù)依賴。綜上所述，函數(shù)依賴分為完全函數(shù)依賴、部分函綜上所述，函數(shù)依賴分為完全函數(shù)依賴、部分函數(shù)依賴和傳送函數(shù)依賴三類，它們是

39、規(guī)范化實數(shù)依賴和傳送函數(shù)依賴三類，它們是規(guī)范化實際的根據(jù)和規(guī)范化程度的準那么，下面我們將際的根據(jù)和規(guī)范化程度的準那么，下面我們將以引見的這些概念為根底，進展數(shù)據(jù)庫的規(guī)范以引見的這些概念為根底，進展數(shù)據(jù)庫的規(guī)范設(shè)計。設(shè)計。 tt2.3 范式范式 規(guī)范化的根本思想是消除關(guān)系方式中的數(shù)據(jù)冗余，消規(guī)范化的根本思想是消除關(guān)系方式中的數(shù)據(jù)冗余，消除數(shù)據(jù)依賴中的不適宜的部分，處理數(shù)據(jù)插入、刪除除數(shù)據(jù)依賴中的不適宜的部分，處理數(shù)據(jù)插入、刪除時發(fā)生異常景象。時發(fā)生異常景象。 這就要求關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計出來的關(guān)系方式要滿足一定這就要求關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計出來的關(guān)系方式要滿足一定的條件。的條件。 我們把關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化過程

40、中為不同程度的規(guī)范我們把關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化過程中為不同程度的規(guī)范化要求設(shè)立的不同規(guī)范稱為范式化要求設(shè)立的不同規(guī)范稱為范式Normal FormNormal Form。 由于規(guī)范化的程度不同，就產(chǎn)生了不同的范式。由于規(guī)范化的程度不同，就產(chǎn)生了不同的范式。 滿足最根本規(guī)范化要求的關(guān)系方式叫第一范式，滿足最根本規(guī)范化要求的關(guān)系方式叫第一范式， 在第一范式中進一步滿足一些要求為第二范式，在第一范式中進一步滿足一些要求為第二范式， 以此類推就產(chǎn)生了第三范式等概念。以此類推就產(chǎn)生了第三范式等概念。 每種范式都規(guī)定了一些限制約束條件。每種范式都規(guī)定了一些限制約束條件。 范式的概念最早由范式的概念最早由E.F

41、.CoddE.F.Codd提出。提出。從從19711971年起，年起，CoddCodd相繼提出了關(guān)系的三級規(guī)范相繼提出了關(guān)系的三級規(guī)范化方式，即第一范式化方式，即第一范式1NF1NF、第二范式、第二范式2NF2NF、第三范式第三范式3NF3NF。19741974年，年，CoddCodd和和BoyceBoyce以共同提出了一個新的以共同提出了一個新的范式的概念，即范式的概念，即Boyce-CoddBoyce-Codd范式，簡稱范式，簡稱BCBC范式。范式。19761976年年FaginFagin提出了第四范式，提出了第四范式，后來又有人定義了第五范式。后來又有人定義了第五范式。至此在關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)

42、范中建立了一個范式系列：至此在關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范中建立了一個范式系列：1NF,2NF,3NF,BCNF,4NF,5NF,1NF,2NF,3NF,BCNF,4NF,5NF,一級比一級有更嚴一級比一級有更嚴厲的要求。厲的要求。各個范式之間的聯(lián)絡可以表示為：各個范式之間的聯(lián)絡可以表示為：5NF 4NF BCNF 3NF 2NF 1NF5NF 4NF BCNF 3NF 2NF 1NF如圖如圖2.32.3所示。所示。 圖圖2.3 2.3 各種范式之間的關(guān)系各種范式之間的關(guān)系下面逐一引見各級范式及其規(guī)范化。下面逐一引見各級范式及其規(guī)范化。 2.3.1 2.3.1 第一范式第一范式第一范式第一范式First N

43、ormal FormFirst Normal Form是最根本的規(guī)是最根本的規(guī)范方式，即關(guān)系中每個屬性都是不可再分的簡單范方式，即關(guān)系中每個屬性都是不可再分的簡單項。項。定義定義2.6 2.6 假設(shè)關(guān)系方式假設(shè)關(guān)系方式R R，其一切的屬性均為簡，其一切的屬性均為簡單屬性，即每個屬性都城是不可再分的，那么稱單屬性，即每個屬性都城是不可再分的，那么稱R R屬于第一范式，簡稱屬于第一范式，簡稱1NF1NF，記作，記作R R1NF1NF。在第在第2 2章討論關(guān)系的性質(zhì)時，我們把滿足這個條章討論關(guān)系的性質(zhì)時，我們把滿足這個條件的關(guān)系稱為規(guī)范化關(guān)系。件的關(guān)系稱為規(guī)范化關(guān)系。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中只討論規(guī)范化的

44、關(guān)系，凡是在關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中只討論規(guī)范化的關(guān)系，凡是非規(guī)范化的關(guān)系方式必需化成規(guī)范化的關(guān)系。非規(guī)范化的關(guān)系方式必需化成規(guī)范化的關(guān)系。在非規(guī)范化的關(guān)系中去掉組合項就能化成規(guī)范化在非規(guī)范化的關(guān)系中去掉組合項就能化成規(guī)范化的關(guān)系的關(guān)系每個規(guī)范化的關(guān)系都屬于每個規(guī)范化的關(guān)系都屬于1NF1NF，這也是它之所以，這也是它之所以稱為稱為“第一的緣由。第一的緣由。 然而，一個關(guān)系方式僅僅屬于第一范式是不然而，一個關(guān)系方式僅僅屬于第一范式是不適用的。適用的。在在2.12.1節(jié)中給出的關(guān)系方式節(jié)中給出的關(guān)系方式SCDSCD屬于第一范式，屬于第一范式，但其具有大量的數(shù)據(jù)冗余，具有插入異常、刪但其具有大量的數(shù)據(jù)冗余，

45、具有插入異常、刪除異常、更新異常等弊端。除異常、更新異常等弊端。為什么會存在這種問題呢？為什么會存在這種問題呢？讓我們分析一下讓我們分析一下SCDSCD中的函數(shù)依賴關(guān)系，它的中的函數(shù)依賴關(guān)系，它的關(guān)系鍵是關(guān)系鍵是SNOSNO，CNOCNO的屬性組合，所以有：的屬性組合，所以有： SNOSNO，CNOCNO SCORE SCORESNOSNSNOSN，SNOSNO，CNOCNO SN SNSNOAGESNOAGE，SNOSNO，CNOCNO AGE AGESNODEPTSNODEPT，SNOSNO，CNOCNO DEPT DEPTSNO MNSNO MN，SNOSNO，CNOCNO MN MN

46、fppppt我們可以用函數(shù)信任圖表示以上函數(shù)依賴關(guān)系，如圖我們可以用函數(shù)信任圖表示以上函數(shù)依賴關(guān)系，如圖2.42.4所示。所示。 SN，AGE,DEPTMNSCORESNOCNOPPf由此可見，在SCD中，既存在完全函數(shù)依賴，又存在部分函數(shù)依賴和傳送函數(shù)依賴。這種情況往往在數(shù)據(jù)庫中是不允許的，也正是由于關(guān)系中存在著復雜的函數(shù)依賴，才導致數(shù)據(jù)操作中出現(xiàn)了種弊端。抑制這些弊端的方法是用投影運算將關(guān)系分解，去掉過于復雜的函數(shù)依賴關(guān)系，向更高一級的范式進展轉(zhuǎn)換。 T2.3.2 2.3.2 第二范式第二范式2.3.2.1 2.3.2.1 第二范式的定義第二范式的定義定義定義2.7 2.7 假設(shè)關(guān)系方式假

47、設(shè)關(guān)系方式R R1NF1NF，且每個非主屬，且每個非主屬性都完全函數(shù)依賴于性都完全函數(shù)依賴于R R的每個關(guān)系鍵，那么稱的每個關(guān)系鍵，那么稱R R屬于第二范式屬于第二范式Second Normal FormSecond Normal Form，簡稱，簡稱2NF2NF，記作，記作R R2NF2NF。在關(guān)系方式在關(guān)系方式SCDSCD中，中，SNOSNO，CNOCNO為主屬性，為主屬性，AGEAGE，DEPTDEPT，SNSN，MNMN，SCORESCORE均為非主屬性，經(jīng)上述均為非主屬性，經(jīng)上述分析，存在非主屬性對關(guān)系鍵的部分函數(shù)依賴，分析，存在非主屬性對關(guān)系鍵的部分函數(shù)依賴，所以所以SCD 2NF

48、SCD 2NF。而如圖而如圖2.22.2所示的由所示的由SCDSCD分解的三個關(guān)系方式分解的三個關(guān)系方式S S，D D，SCSC，其中，其中S S的關(guān)系鍵為的關(guān)系鍵為SNOSNO，D D的關(guān)系鍵為的關(guān)系鍵為DEPTDEPT，都是單屬性，不能夠存在部分函數(shù)依賴。都是單屬性，不能夠存在部分函數(shù)依賴。而對于而對于SCSC，SNOSNO，CNOCNO SCORESCORE。所以。所以SCDSCD分分解后，消除了非主屬性對關(guān)系鍵的部分函數(shù)依解后，消除了非主屬性對關(guān)系鍵的部分函數(shù)依賴，賴，S S，D D，SCSC均屬于均屬于2NF2NF。 f經(jīng)以上分析，可以得到兩個結(jié)論：1從1NF關(guān)系中消除非主屬性對關(guān)系

49、鍵的部分函數(shù)依賴，那么可得到2NF關(guān)系。2假設(shè)R的關(guān)系鍵為單屬性，或R的全體屬性均為主屬性，那么R2NF。2.3.2.2 2NF2.3.2.2 2NF規(guī)范化規(guī)范化2NF2NF規(guī)范化是指把規(guī)范化是指把1NF1NF關(guān)系方式經(jīng)過投影分解轉(zhuǎn)換關(guān)系方式經(jīng)過投影分解轉(zhuǎn)換成成2NF2NF關(guān)系方式的集合。關(guān)系方式的集合。分解時遵照的根本原那么就是分解時遵照的根本原那么就是“一事一地，讓一事一地，讓一個關(guān)系只描畫一個實體或者實體間的聯(lián)絡。假一個關(guān)系只描畫一個實體或者實體間的聯(lián)絡。假設(shè)多于一個實體或聯(lián)絡，那么進展投影分解。設(shè)多于一個實體或聯(lián)絡，那么進展投影分解。下面以關(guān)系方式下面以關(guān)系方式SCDSCD為例，來闡明

50、為例，來闡明2NF2NF規(guī)范化的過規(guī)范化的過程程例例2.1 2.1 將將SCD(SNO,SN,AGE,DEPT,MN,CNO,SCORE)SCD(SNO,SN,AGE,DEPT,MN,CNO,SCORE)規(guī)范到規(guī)范到2NF2NF。由由SNOSNSNOSN，SNOAGESNOAGE，SNODEPTSNODEPT，SNOSNO，CNOCNO SCORESCORE，可以判別，關(guān)系，可以判別，關(guān)系SCDSCD至少描畫了兩個實體，至少描畫了兩個實體，一個為學生實體，屬性有一個為學生實體，屬性有SNOSNO、SNSN、AGEAGE、DEPTDEPT、MNMN；另一個是學生與課程的聯(lián)絡選課，屬性有另一個是學

51、生與課程的聯(lián)絡選課，屬性有SNOSNO、CNOCNO和和SCORESCORE。根據(jù)分解的原那么，我們可以將根據(jù)分解的原那么，我們可以將SCDSCD分解成如下分解成如下兩個關(guān)系，如圖兩個關(guān)系，如圖2.52.5所示。所示。 fSD(SNO,SN,AGE,DEPT，MN)，描畫學生實體；SC(SNO,CNO,SCORE)，描畫學生與課程的聯(lián)絡。SD SNOSNAGEDEPTMNS1趙亦17計算機劉偉S2錢爾18信息王平S3孫珊20信息王平S4李思21自動化劉偉SC SC SNOCNOSCORES1C190S1C285S2C557S2C680S2C7S2C570S3C10S3C270S3C485S4C

52、193圖3.5 關(guān)系SD和SC 對于分解后的兩個關(guān)系對于分解后的兩個關(guān)系SDSD和和SCSC，主鍵分別為，主鍵分別為SNOSNO和和SNOSNO，CNOCNO，非主屬性對主鍵完全函數(shù)依賴。因此，非主屬性對主鍵完全函數(shù)依賴。因此，SDSD2NF2NF，SCSC2NF2NF，而且前面曾經(jīng)討論，而且前面曾經(jīng)討論，SCDSCD的這種分的這種分解沒有喪失任何信息，具有無損銜接性。解沒有喪失任何信息，具有無損銜接性。 分解后，分解后，SDSD和和SCSC的函數(shù)依賴分別如圖的函數(shù)依賴分別如圖2.62.6和和2.72.7所示。所示。 SNOSNSNOCNOSCOREAGEDEPTMN圖圖2.6 SD2.6 S

53、D中的函數(shù)依賴關(guān)系中的函數(shù)依賴關(guān)系 圖圖2.7 SC2.7 SC中的函數(shù)依賴關(guān)系中的函數(shù)依賴關(guān)系 1NF1NF的關(guān)系方式經(jīng)過投影分解轉(zhuǎn)換成的關(guān)系方式經(jīng)過投影分解轉(zhuǎn)換成2NF2NF后，消除了一后，消除了一些數(shù)據(jù)冗余。些數(shù)據(jù)冗余。 分析圖分析圖2.52.5中中SDSD和和SCSC中的數(shù)據(jù)，可以看出，它們存儲的中的數(shù)據(jù)，可以看出，它們存儲的冗余度比關(guān)系方式冗余度比關(guān)系方式SCDSCD有了較大輻度的降低。有了較大輻度的降低。 這樣便可在一定程度上防止數(shù)據(jù)更新所呵斥的數(shù)據(jù)不這樣便可在一定程度上防止數(shù)據(jù)更新所呵斥的數(shù)據(jù)不一致性的問題。一致性的問題。 由于把學生的根本信息與選課信息分開存儲，那么學由于把學生

54、的根本信息與選課信息分開存儲，那么學生根本信息因沒選課而不能插入的問題得到理處理，生根本信息因沒選課而不能插入的問題得到理處理，插入異常景象得到了部分改善。插入異常景象得到了部分改善。 同樣，假設(shè)某個學生不再選修同樣，假設(shè)某個學生不再選修C1C1課程，只在選課關(guān)系課程，只在選課關(guān)系SCSC中刪去該該學生選修中刪去該該學生選修C1C1的記錄即可，而的記錄即可，而SDSD中有關(guān)該中有關(guān)該學生的其它信息不會遭到任何影響，也處理了部分刪學生的其它信息不會遭到任何影響，也處理了部分刪除異常問題。除異常問題。 因此可以說關(guān)系方式因此可以說關(guān)系方式SDSD和和SCSC在性能上比在性能上比SCDSCD有了顯著

55、提有了顯著提高。高。 下面對下面對2NF2NF規(guī)范化作方式化的描畫。規(guī)范化作方式化的描畫。設(shè)關(guān)系方式設(shè)關(guān)系方式R RX X，Y Y，Z Z，R R1NF1NF，但但R R 不是不是2NF2NF，其中，其中，X X是鍵屬性，是鍵屬性，Y Y，Z Z是非鍵屬性，是非鍵屬性，且存在部分函數(shù)依賴，且存在部分函數(shù)依賴，X X Y Y。設(shè)。設(shè)X X可表示為可表示為X1X1、X2X2，其中，其中X1 YX1 Y。那。那么么R RX X，Y Y，Z Z可以分解為可以分解為RX1RX1，YY和和RXRX，ZZ。由于由于X1YX1Y，所以，所以R(XR(X，Y Y，Z)=RX1Z)=RX1，YY* *RX1RX1

56、，X2X2，Z=RX1Z=RX1，YY* *RXRX，ZZ，即即R R等于其投影等于其投影RX1RX1，YY和和XX，ZZ在在X1X1上的自然銜接，上的自然銜接，R R的分解具有無損的分解具有無損銜接性。銜接性。由于由于X1 YX1 Y，因此，因此RX1RX1，YY2NF2NF。假設(shè)假設(shè)RXRX，ZZ不是不是2NF2NF，可以按照上述，可以按照上述方法繼續(xù)進展投影分解，直到將方法繼續(xù)進展投影分解，直到將RXRX，ZZ分解為屬于分解為屬于2NF2NF關(guān)系的集合，且這關(guān)系的集合，且這種分解必定是有限的。種分解必定是有限的。 pff2.3.2.3 2NF2.3.2.3 2NF的缺陷的缺陷2NF2NF

57、的關(guān)系方式處理了的關(guān)系方式處理了1NF1NF中存在的一些問題，中存在的一些問題，2NF2NF規(guī)范化的程度比規(guī)范化的程度比1NF1NF前進了一步，但前進了一步，但2NF2NF的關(guān)的關(guān)系方式在進展數(shù)據(jù)操作時，依然存在著一些問題：系方式在進展數(shù)據(jù)操作時，依然存在著一些問題：1 1數(shù)據(jù)冗余。每個系名和系主任的名字存儲的數(shù)據(jù)冗余。每個系名和系主任的名字存儲的次數(shù)等于該系的學生人數(shù)。次數(shù)等于該系的學生人數(shù)。2 2插入異常。當一個新系沒有招生時，有關(guān)該插入異常。當一個新系沒有招生時，有關(guān)該系的信息無法插入。系的信息無法插入。3 3刪除異常。某系學生全部畢業(yè)而沒有招生時，刪除異常。某系學生全部畢業(yè)而沒有招生時

58、，刪除全部學生的記錄也隨之刪除了該系的有關(guān)信刪除全部學生的記錄也隨之刪除了該系的有關(guān)信息。息。4 4更新異常。改換系主任時，仍需改動較多的更新異常。改換系主任時，仍需改動較多的學生記錄。學生記錄。之所以存在這些問題，是由于在之所以存在這些問題，是由于在SCDSCD中存在著非中存在著非主屬性對主鍵的傳送依賴。主屬性對主鍵的傳送依賴。分析分析SCDSCD中的函數(shù)依賴關(guān)系，中的函數(shù)依賴關(guān)系，SNOSNSNOSN，SNOAGESNOAGE，SNODEPTSNODEPT，DEPTMNDEPTMN，SNO MNSNO MN，非主屬性，非主屬性MNMN對主鍵對主鍵SNOSNO傳送依賴。傳送依賴。為此，對關(guān)系

59、方式為此，對關(guān)系方式SCDSCD還需進一步簡化，消除這還需進一步簡化，消除這種傳送依賴，得到種傳送依賴，得到3NF3NF。 t2.3.3 2.3.3 第三范式第三范式2.3.3.1 2.3.3.1 第三范式的定義第三范式的定義定義定義2.8 2.8 假設(shè)關(guān)系方式假設(shè)關(guān)系方式R R2NF2NF，且每，且每個非主屬性都不傳送依賴于個非主屬性都不傳送依賴于R R的每個關(guān)的每個關(guān)系鍵，那么稱系鍵，那么稱R R屬于第三范式屬于第三范式Third Third Normal FormNormal Form，簡稱，簡稱3NF3NF，記作，記作R R3NF3NF。第三范式具有如下性質(zhì)：第三范式具有如下性質(zhì)：1

60、1假設(shè)假設(shè)R R3NF3NF，那么，那么R R也是也是2NF2NF。2 2假設(shè)假設(shè)R R2NF2NF，那么，那么R R不一定是不一定是3NF3NF。2.3.3.2 3NF2.3.3.2 3NF規(guī)范化規(guī)范化3NF3NF規(guī)范化是指把規(guī)范化是指把2NF2NF關(guān)系方式經(jīng)過投影分關(guān)系方式經(jīng)過投影分解轉(zhuǎn)換成解轉(zhuǎn)換成3NF3NF關(guān)系方式的集合。關(guān)系方式的集合。和和2NF2NF的規(guī)范化時遵照的原那么一樣，即的規(guī)范化時遵照的原那么一樣，即“一事一地，讓一個關(guān)系只描畫一個實體一事一地，讓一個關(guān)系只描畫一個實體或者實體間的聯(lián)絡?；蛘邔嶓w間的聯(lián)絡。下面以下面以2NF2NF關(guān)系方式關(guān)系方式SDSD為例，來闡明為例，來闡