關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)理論基礎(chǔ)

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)理論基礎(chǔ)第1頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)22.1關(guān)系的基本概念2.1.1關(guān)系的數(shù)學(xué)定義1．域（Domain）域：是一組具有相同數(shù)據(jù)類(lèi)型的值集合。例如：{自然數(shù)}，{男，女}，{0，1}等都可以是域?；鶖?shù)：域中數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)稱(chēng)為域的基數(shù)。域被命名后用如下方法表示：D1={白亞春，陳韜，王雪蓮}，表示姓名的集合，基數(shù)是3；D2={計(jì)算機(jī)系，電子系}第2頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)32．笛卡爾積（CartesianProduct）給定一組域D1，D2，…，Di，…，Dn（可以有相同的域），則笛卡爾積定義為：D1D2…Di…Dn={（d1，d2，…，di，…，dn）∣di∈Di，i=1，2，…，n}D1D2={（陳韜，計(jì)算機(jī)系），（陳韜，電子系），（王雪蓮，計(jì)算機(jī)系），（王雪蓮，電子系），（白亞春，計(jì)算機(jī)系），（白亞春，電子系）}其中每個(gè)（d1，d2，…，di，…，dn）叫做元組，元組中的每一個(gè)值di叫做分量，di必須是Di中的一個(gè)值。顯然，笛卡爾積的基數(shù)就是構(gòu)成該積所有域的基數(shù)累乘積，若Di（i=1，2，…，n）為有限集合，其基數(shù)為mi(i=1，2，…，n)，則D1D2…Di…Dn笛卡爾積的基數(shù)M為：第3頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)4該笛卡爾積的基數(shù)是M=m1m2=3*2=6，即該笛卡爾積共有6個(gè)元組，它可組成一張二維表姓名籍貫陳韜計(jì)算機(jī)系陳韜電子系王雪蓮計(jì)算機(jī)系王雪蓮電子系白亞春計(jì)算機(jī)系白亞春電子系第4頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)53．關(guān)系（Relation）關(guān)系：笛卡爾積D1D2…Di…Dn的子集R稱(chēng)作在域D1，D2，…，Dn上的關(guān)系，記作：R（D1，D2，…，Di，…，Dn）其中：R為關(guān)系名，n為關(guān)系的度或目（Degree），Di是域組中的第i個(gè)域名.當(dāng)n=1時(shí)，稱(chēng)該關(guān)系為單元關(guān)系；當(dāng)n=2時(shí)，稱(chēng)該關(guān)系為二元關(guān)系；以此類(lèi)推，關(guān)系中有n個(gè)域，稱(chēng)該關(guān)系為n元關(guān)系。把列稱(chēng)為屬性（Attribute）。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)取自笛卡爾積的子集才有意義。

第5頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)6關(guān)系可以分為三種類(lèi)型：基本關(guān)系（又稱(chēng)基本表）：是實(shí)際存在的表，它是實(shí)際存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯表示；查詢(xún)表：是對(duì)基本表進(jìn)行查詢(xún)后得到的結(jié)果表；視圖表：是由基本表或其它視圖導(dǎo)出的表，是一個(gè)虛表，不對(duì)應(yīng)實(shí)際存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

姓名籍貫陳韜計(jì)算機(jī)系王雪蓮電子系白亞春計(jì)算機(jī)系第6頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)72.1.2關(guān)系的性質(zhì)1．列是同質(zhì)的。

2．關(guān)系中行的順序、列的順序可以任意互換，不會(huì)改變關(guān)系的意義。

學(xué)號(hào)姓名性別出生日期所在系0022102王雪蓮女1980-9-15電子系計(jì)算機(jī)系白亞春男1981-1-2500513090052201陳韜男計(jì)算機(jī)系1981-5-60052217袁更旭男1980-12-8計(jì)算機(jī)系第7頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)83．關(guān)系中的任意兩個(gè)元組不能相同。

4、關(guān)系中的元組分量具有原子性，即每一個(gè)分量都必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。

學(xué)號(hào)姓名性別出生日期所在系0022102王雪蓮女1980-9-15電子系0051309白亞春男1981-1-25計(jì)算機(jī)系0051309白亞春男1981-1-25計(jì)算機(jī)系0052217袁更旭男1980-12-8計(jì)算機(jī)系第8頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)92.2關(guān)系的完整性2.2.1鍵1．候選鍵（Candidatekey）若關(guān)系中的某一屬性組的值能惟一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組，則稱(chēng)該屬性組為候選鍵。2．主鍵（Primarykey）若一個(gè)關(guān)系中有多個(gè)候選鍵，則選定一個(gè)為主鍵。第9頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)103．主屬性（PrimaryAttribute）主鍵的屬性稱(chēng)為主屬性。4．外鍵（Foreignkey）設(shè)F是基本關(guān)系R的一個(gè)或一組屬性，但不是R的鍵（主鍵或候選鍵），如果F與基本關(guān)系S的主鍵K相對(duì)應(yīng)，則稱(chēng)F是R的外鍵，并稱(chēng)R為參照關(guān)系，S為被參照關(guān)系。

2.2關(guān)系的完整性第10頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)11學(xué)號(hào)姓名性別出生日期所在系0022102王雪蓮女1980-9-15電子系0051309白亞春男1981-1-25計(jì)算機(jī)系0052201陳韜男1981-5-6計(jì)算機(jī)系0052217袁更旭男1980-12-8計(jì)算機(jī)系課程號(hào)學(xué)號(hào)成績(jī)C201002210275C505005130995C508005220192C506005221780第11頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)122.2.2實(shí)體完整性實(shí)體完整性規(guī)則：關(guān)系中的主鍵不能為空值（Null）?？罩稻褪恰安恢馈被颉盁o(wú)意義”2.2.3參照完整性參照完整性規(guī)則：表的外鍵必須是另一個(gè)表主鍵的有效值，或者是空值。2.2關(guān)系的完整性第12頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)13學(xué)號(hào)姓名性別出生日期所在系0022102王雪蓮女1980-9-15電子系0051309白亞春男1981-1-25計(jì)算機(jī)系0052201陳韜男1981-5-6計(jì)算機(jī)系0052217袁更旭男1980-12-8計(jì)算機(jī)系課程號(hào)學(xué)號(hào)成績(jī)C201002210275C505005130995C508A10286992C506005221780實(shí)體完整性和參照完整性實(shí)例第13頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)142.2.4用戶(hù)定義完整性用戶(hù)按照實(shí)際的數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行環(huán)境要求，對(duì)關(guān)系中的數(shù)據(jù)所定義的約束條件，它反映的是某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須要滿(mǎn)足的條件。

2.2關(guān)系的完整性第14頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)152.3關(guān)系代數(shù)2.3.1傳統(tǒng)的集合運(yùn)算當(dāng)集合運(yùn)算并、交、差用于關(guān)系時(shí)，要求參與運(yùn)算的兩個(gè)關(guān)系必須時(shí)相容的，即兩個(gè)關(guān)系的度數(shù)一致，并且關(guān)系屬性的性質(zhì)必須一致。第15頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)161．并并：是將兩個(gè)關(guān)系中的所有元組構(gòu)成新的關(guān)系，并運(yùn)算的結(jié)果中必須消除重復(fù)值。關(guān)系R與S的并運(yùn)算記作：R∪S。

學(xué)號(hào)姓名性別出生日期所在系0022101何芊女1982-6-5電子系0022102王雪蓮女1980-9-15電子系0022201葉媛媛女1982-3-5電子系0051309白亞春男1981-1-25計(jì)算機(jī)系0052201陳韜男1981-5-6計(jì)算機(jī)系0052217袁更旭男1980-12-8計(jì)算機(jī)系第16頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)172．交交：將兩個(gè)關(guān)系中的公共元組構(gòu)成新的關(guān)系。關(guān)系R與S的交運(yùn)算記作：R∩S。

學(xué)號(hào)姓名性別出生日期所在系0051309白亞春男1981-1-25計(jì)算機(jī)系0052217袁更旭男1980-12-8計(jì)算機(jī)系第17頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)183．差差：運(yùn)算結(jié)果是由屬于一個(gè)關(guān)系并且不屬于另一個(gè)關(guān)系的元組構(gòu)成的新關(guān)系，就是從一個(gè)關(guān)系中減去另一個(gè)關(guān)系。關(guān)系R與S的差運(yùn)算記作：R－S。

學(xué)號(hào)姓名性別出生日期所在系0022102王雪蓮女1980-9-15電子系0052201陳韜男1981-5-6計(jì)算機(jī)系第18頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)192.3.2專(zhuān)門(mén)的關(guān)系運(yùn)算專(zhuān)門(mén)的關(guān)系運(yùn)算包括：選擇、投影和連接，用于數(shù)據(jù)查詢(xún)服務(wù)。1．選擇（Selection）選擇：是按照給定條件從指定的關(guān)系中挑選出滿(mǎn)足條件的元組構(gòu)成新的關(guān)系?；蛘哒f(shuō)，選擇運(yùn)算的結(jié)果是一個(gè)表的行的子集。記作

學(xué)號(hào)姓名性別出生日期所在系0051309白亞春男1981-1-25計(jì)算機(jī)系0052201陳韜男1981-5-6計(jì)算機(jī)系0052217袁更旭男1980-12-8計(jì)算機(jī)系第19頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)202．投影（Projection）投影：是從指定的關(guān)系中挑選出某些屬性構(gòu)成新的關(guān)系。或者說(shuō)，選擇運(yùn)算的結(jié)果是一個(gè)表的列的子集。記作，其中A為R的屬性列。投影的結(jié)果將取消由于取消了某些列而產(chǎn)生的重復(fù)元組。

學(xué)號(hào)姓名性別0022102王雪蓮女0051309白亞春男0052201陳韜男0052217袁更旭男第20頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)213．連接（Join）連接：是將兩個(gè)和多個(gè)關(guān)系連接在一起，形成一個(gè)新的關(guān)系。連接運(yùn)算是按照給定條件，把滿(mǎn)足條件的各關(guān)系的所有元組，按照一切可能組合成新的關(guān)系?；蛘哒f(shuō)，連接運(yùn)算的結(jié)果是在兩關(guān)系的笛卡爾積上的選擇。記作：自然連接：當(dāng)連接的兩關(guān)系有相同的屬性名時(shí)，稱(chēng)這種連接為自然連接，它是連接的一個(gè)特例。記作：第21頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)22學(xué)號(hào)姓名性別出生日期所在系課程號(hào)成績(jī)0022102王雪蓮女1980-9-15電子系C201750051309白亞春男1981-1-25計(jì)算機(jī)系C505950052201陳韜男1981-5-6計(jì)算機(jī)系C508920052217袁更旭男1980-12-8計(jì)算機(jī)系C50680

學(xué)生基本情況表學(xué)生選課表

第22頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)232.4關(guān)系規(guī)范化2.4.1問(wèn)題的提出在設(shè)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，經(jīng)常采用一種自下而上的設(shè)計(jì)方法。這種方法是對(duì)涉及的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，然后按照欄目進(jìn)行歸納分類(lèi)。插入異常：如果某個(gè)教師的所開(kāi)課程某學(xué)期沒(méi)有，或者學(xué)生沒(méi)有選修他開(kāi)的該課程，那么就無(wú)法將該教師及其所開(kāi)課程的信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

刪除異常：如果某屆學(xué)生全部畢業(yè)，在刪除該系學(xué)生時(shí)會(huì)將課程及相關(guān)教師刪除。

數(shù)據(jù)冗余：比如，一門(mén)課程及其教師要與選修該課程的每一個(gè)學(xué)生出現(xiàn)的次數(shù)一樣多

解決這些問(wèn)題的辦法就是重新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。第23頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)24學(xué)號(hào)姓名性別出生日期所在系課程名稱(chēng)成績(jī)課程教師職稱(chēng)0052201陳韜男1981-5-6計(jì)算機(jī)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)90陳剛副教授0052201陳韜男1981-5-6計(jì)算機(jī)系操作系統(tǒng)85溫翠靈講師0052201陳韜男1981-5-6計(jì)算機(jī)系C語(yǔ)言75陳剛副教授0051309白亞春男1981-1-25計(jì)算機(jī)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)95陳剛副教授0051309白亞春男1981-1-25計(jì)算機(jī)系操作系統(tǒng)88溫翠靈講師0051309白亞春男1981-1-25計(jì)算機(jī)系編譯技術(shù)85李建義講師第24頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)25

1．函數(shù)依賴(lài)的概念在數(shù)據(jù)庫(kù)中，屬性值之間會(huì)發(fā)生聯(lián)系。例如每一本圖書(shū)只有一個(gè)書(shū)號(hào)，每本書(shū)入庫(kù)只有一個(gè)操作員等等。這類(lèi)聯(lián)系，稱(chēng)為函數(shù)依賴(lài)。關(guān)系理論中函數(shù)依賴(lài)是指關(guān)系中屬性間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如關(guān)系中對(duì)于屬性（組）Ｘ的每一個(gè)值，屬性（組）Ｙ只有唯一的值與之對(duì)應(yīng)，則稱(chēng)Ｙ函數(shù)依賴(lài)于Ｘ，或稱(chēng)Ｘ函數(shù)決定Ｙ，記為Ｘ→Ｙ。其中，Ｘ稱(chēng)為決定因素。Ｘ→Ｙ為模式Ｒ的一個(gè)函數(shù)依賴(lài)。

【例2.8】設(shè)有一個(gè)職工關(guān)系（職工編號(hào)，姓名，性別，所在部門(mén)），職工編號(hào)是關(guān)系的主鍵。對(duì)于該關(guān)系中的每一個(gè)職工的職工編號(hào)，都對(duì)應(yīng)著姓名屬性中的唯一值，即該職工的姓名也就是說(shuō)，一個(gè)職工的姓名由他的職工編號(hào)唯一確定，所以稱(chēng)職工編號(hào)函數(shù)決定姓名，或者稱(chēng)姓名函數(shù)依賴(lài)于職工編號(hào)，記作：職工編號(hào)→姓名，職工編號(hào)為該函數(shù)依賴(lài)的決定因素。同理，職工編號(hào)決定性別、所在部門(mén)等屬性，分別記作：職工編號(hào)→性別，職工編號(hào)→所在部門(mén)。

第25頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)26

在一個(gè)關(guān)系中，可分析出許多依賴(lài)關(guān)系。函數(shù)依賴(lài)可區(qū)分為完全依賴(lài)、部分依賴(lài)和傳遞依賴(lài)三類(lèi)。２．完全函數(shù)依賴(lài)若Ｘ、Ｙ是關(guān)系Ｒ中屬性（組），Ｙ函數(shù)依賴(lài)Ｘ（Ｘ→Ｙ）但Ｙ函數(shù)不依賴(lài)Ｘ的任一真子集，則稱(chēng)Ｙ完全函數(shù)依賴(lài)于Ｘ，記作ＸＹ。

【例2.9】在職工關(guān)系（職工編號(hào)，姓名，性別，所在部門(mén)）中，職工編號(hào)同其他每個(gè)屬性之間的函數(shù)依賴(lài)都是完全函數(shù)依賴(lài)，即職工編號(hào)姓名，職工編號(hào)性別，職工編號(hào)所在部門(mén)。因?yàn)槁毠ぞ幪?hào)不可能再包含其他的任何屬性，也不可能存在真子集函數(shù)決定其他每一個(gè)屬性的情況。第26頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)27３．部分函數(shù)依賴(lài)若Ｘ、Ｙ為關(guān)系Ｒ中的屬性（組），如Ｙ函數(shù)依賴(lài)Ｘ（Ｘ→Ｙ），且Ｘ中存在真子集Ｘ＇（Ｘ＇≠Ｘ，且Ｘ＇Ｘ），滿(mǎn)足Ｙ函數(shù)依賴(lài)Ｘ＇（Ｘ＇→Ｙ），則稱(chēng)Ｙ部分函數(shù)依賴(lài)于Ｘ，記作Ｘ。

【例2.10】職工關(guān)系（職工編號(hào)，姓名，性別，所在部門(mén)）中，屬性組（職工編號(hào)，性別）的值能夠決定相應(yīng)職工所在的部門(mén)，但其真子集中的職工編號(hào)也能函數(shù)決定所在部門(mén)，所以所在部門(mén)部分函數(shù)依賴(lài)于（職工編號(hào)，性別）。４．傳遞函數(shù)依賴(lài)設(shè)Ｘ、Ｙ、Ｚ是關(guān)系Ｒ(U)的屬性集上的子集，其中Ｙ函數(shù)依賴(lài)Ｘ（Ｘ→Ｙ），Ｚ函數(shù)依賴(lài)Ｙ（Ｙ→Ｚ），但Ｘ不函數(shù)依賴(lài)于Ｙ，則稱(chēng)Ｚ傳遞函數(shù)依賴(lài)于Ｘ，記作：Ｘ。（注意這里必須強(qiáng)調(diào)Ｘ不函數(shù)依賴(lài)于Ｙ，因?yàn)槿绻亍偻瑫r(shí)Ｙ→Ｘ，則為ＸＹ，這樣Ｘ和Ｙ是等價(jià)的，在函數(shù)依賴(lài)中是可以互換的，Ｘ→Ｚ就是直接函數(shù)依賴(lài)，而不是傳遞函數(shù)依賴(lài)。）第27頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)282.4.2關(guān)系模式的規(guī)范化1．范式（Normalform）范式：建立關(guān)系時(shí)需要滿(mǎn)足的約束條件劃分成若干標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)為范式，簡(jiǎn)寫(xiě)為NF。范式的級(jí)別越高，發(fā)生操作異常的可能性越小，數(shù)據(jù)冗余越小，但由于關(guān)聯(lián)多，讀取數(shù)據(jù)時(shí)花費(fèi)時(shí)間也會(huì)相應(yīng)增加。2．第一范式（1NF）對(duì)于給定的關(guān)系R，如果R中的所有行、列交點(diǎn)處的值都是不可再分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，則稱(chēng)關(guān)系R屬于第一范式，記作：R∈1NF。1NF是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)關(guān)系的最低要求，它是從關(guān)系的基本性質(zhì)而來(lái)的，任何關(guān)系必須遵守。第28頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)293．第二范式（2NF）如果關(guān)系R∈1NF，并且R的每一個(gè)非主屬性都決定于主鍵，則稱(chēng)R屬于第二范式，記作：R∈2NF。思考：主鍵沒(méi)有冗余，非主鍵存在冗余。3．第三范式（3NF）第三范式：如果關(guān)系R∈2NF，并且R的每一個(gè)非主屬性都不間接決定于主鍵，則稱(chēng)R屬于第三范式，記作：R∈3NF。達(dá)到第三范式的關(guān)系仍有可能存在冗余等問(wèn)題，所以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)理論還有BCNF、4NF、5NF等范式。在實(shí)際應(yīng)用中，一般達(dá)到了3NF的關(guān)系就可以認(rèn)為是較為優(yōu)化的關(guān)系。

第29頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)30

2.5.3規(guī)范化和范式規(guī)范化表示了從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中移去數(shù)據(jù)冗余的過(guò)程。規(guī)范化避免了數(shù)據(jù)冗余，節(jié)省了空間，對(duì)數(shù)據(jù)的一致性提供了根本的保障，杜絕了數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象，在一定范圍內(nèi)提高了效率。規(guī)范化有許多層次，對(duì)關(guān)系最基本的要求是每個(gè)屬性值必須是不可分割的數(shù)據(jù)單元，即表中不能再包含表。滿(mǎn)足一定條件的關(guān)系模式，稱(chēng)為范式（NormalForm）。范式就是某一種級(jí)別的關(guān)系模式的集合，人們稱(chēng)某一關(guān)系模式Ｒ為第n范式，就表示該關(guān)系的級(jí)別。一個(gè)低級(jí)范式的關(guān)系模式，通過(guò)分解（投影）方法可轉(zhuǎn)換成多個(gè)高一級(jí)范式的關(guān)系模式的集合，這種過(guò)程稱(chēng)為規(guī)范化。１．第一范式1NF

定義如果一個(gè)關(guān)系Ｒ的每一個(gè)屬性都是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，則稱(chēng)Ｒ是符合第一范式的，記做R1NF。若一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中所有的關(guān)系都滿(mǎn)足第一范式要求，則稱(chēng)為滿(mǎn)足第一范式的數(shù)據(jù)庫(kù)。第30頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)31

【例2.12】設(shè)某單位的職工評(píng)價(jià)信息關(guān)系：評(píng)價(jià)（職工編號(hào)，姓名，工作表現(xiàn)（工作態(tài)度，業(yè)績(jī)），綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)日期），對(duì)應(yīng)元組如表2.18。

表2.18不是一個(gè)規(guī)范化的關(guān)系，因?yàn)楣ぷ鞅憩F(xiàn)屬性不是原子屬性，包含了三個(gè)屬性，因此必須把每個(gè)屬性提升為一般屬性，得到規(guī)范化的關(guān)系，如表2.19。

第31頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)32第32頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)33

2．第二范式2NF

定義設(shè)關(guān)系R1NF，且它的每一非主屬性完全依賴(lài)于主鍵，則稱(chēng)R是符合第二范式的，記作R∈2NF。

如果一個(gè)關(guān)系只滿(mǎn)足第一范式，那么可能會(huì)帶來(lái)數(shù)據(jù)冗余和操作異常，即插入異常、刪除異常和修改異常。

【例2.13】設(shè)有一個(gè)圖書(shū)銷(xiāo)售關(guān)系TSXS（書(shū)號(hào)，書(shū)名，出版社，作者，單價(jià)，數(shù)量，折扣，日期，操作員帳號(hào)，姓名，密碼）中，每位操作員可以銷(xiāo)售多種書(shū)，每種書(shū)可由多個(gè)操作員銷(xiāo)售。TSXS具體實(shí)例如表2.20。

第33頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)34在該關(guān)系中，由于書(shū)號(hào)和操作員帳號(hào)屬性沒(méi)有決定因素，所以它們包含在候選鍵中，而由這兩個(gè)屬性構(gòu)成屬性組則能夠函數(shù)決定所有屬性，因此（書(shū)號(hào)，操作員帳號(hào)）是關(guān)系的主鍵。在該關(guān)系中存在著非主屬性對(duì)主鍵的部分依賴(lài)，其中書(shū)名、出版社、作者、單價(jià)、庫(kù)存數(shù)量、折扣依賴(lài)于書(shū)號(hào)，姓名、密碼依賴(lài)于操作員帳號(hào)，所以該關(guān)系中必然存在數(shù)據(jù)冗余，在對(duì)該關(guān)系進(jìn)行插入、刪除和修改時(shí)，也會(huì)帶來(lái)意外的麻煩。我們可以通過(guò)關(guān)系分解的方法來(lái)消除部份依賴(lài)。對(duì)應(yīng)的圖書(shū)銷(xiāo)售關(guān)系TSXS可分解成以下幾個(gè)關(guān)系：圖書(shū)（書(shū)號(hào)，書(shū)名，出版社，單價(jià)，折扣）操作員（操作員帳號(hào)，姓名，密碼）銷(xiāo)售（書(shū)號(hào)，操作員帳號(hào)，數(shù)量）

第34頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)35

【說(shuō)明】不符合2NF的關(guān)系Ｒ規(guī)范化為第二范式的方法：對(duì)于一個(gè)關(guān)系R(U)，假定Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚ是Ｕ的互不相交的屬性子集，其中（Ｗ，Ｘ）是主鍵，Ｘ完全函數(shù)決定Ｙ，（Ｗ，Ｘ）函數(shù)決定Ｚ，但Ｚ中不含依賴(lài)于Ｘ的屬性，則把R(U)分解為兩個(gè)關(guān)系R1（Ｘ，Ｙ）和R2（Ｗ，Ｘ，Ｚ）后就取消了Ｙ對(duì)（Ｗ，Ｘ）的部分依賴(lài)，其中Ｘ是R1的主鍵和R2的外鍵，通過(guò)Ｘ使R1和R２自然連接仍然可得到原來(lái)的R(U)。同理，若R2（Ｗ，Ｘ，Ｚ）中仍存在著部分依賴(lài)，仍可以按此方法繼續(xù)分解，直到消除全部部分依賴(lài)為止。

3．第三范式3NF

定義設(shè)關(guān)系R∈2NF，且它的每一非主屬性不傳遞依賴(lài)于主鍵，則該關(guān)系是符合第三范式的，記作R∈3NF。一個(gè)符合第三范式的關(guān)系必須具有以下三個(gè)條件：（１）每個(gè)屬性的值唯一，不具有多義性。（２）每個(gè)非主屬性必須完全依賴(lài)于整個(gè)主鍵，而非主鍵的一部分。（３）每個(gè)非主屬性不能依賴(lài)于其他關(guān)系中的屬性。從以上可知，2NF可從1NF關(guān)系消除非主屬性對(duì)主鍵的部分函數(shù)依賴(lài)后獲得，3NF關(guān)系可從2NF關(guān)系消除非主屬性對(duì)主鍵的傳遞函數(shù)依賴(lài)后獲得。第35頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)36

【例2.14】圖書(shū)銷(xiāo)售關(guān)系（流水號(hào)，書(shū)號(hào)，書(shū)名，數(shù)量，入庫(kù)價(jià)，銷(xiāo)售價(jià)，入庫(kù)時(shí)間，操作員賬戶(hù)，姓名，密碼，銷(xiāo)售日期，總金額），一個(gè)流水號(hào)只由一個(gè)操作員帳號(hào)處理，一個(gè)操作員帳號(hào)可以處理多個(gè)流水號(hào)，而操作員帳號(hào)決定操作員姓名、密碼，所以圖書(shū)銷(xiāo)售關(guān)系中函數(shù)依賴(lài)關(guān)系如下：流水號(hào)→書(shū)號(hào)，流水號(hào)→操作員帳號(hào)，書(shū)號(hào)→書(shū)名，書(shū)號(hào)→數(shù)量，書(shū)號(hào)→入庫(kù)價(jià)，書(shū)號(hào)→銷(xiāo)售價(jià)，書(shū)號(hào)→入庫(kù)時(shí)間，操作員帳號(hào)→姓名，操作員帳號(hào)→密碼，流水號(hào)→銷(xiāo)售日期，流水號(hào)→總金額。在圖書(shū)銷(xiāo)售關(guān)系中，只有流水號(hào)沒(méi)有決定因素，所以流水號(hào)屬性必然包含在候選鍵中，由流水號(hào)可以直接決定書(shū)號(hào)、操作員帳號(hào)、銷(xiāo)售日期、總金額等屬性，同時(shí)流水號(hào)傳遞決定書(shū)名、數(shù)量、入庫(kù)價(jià)、銷(xiāo)售價(jià)、入庫(kù)時(shí)間、姓名、密碼等屬性，所以流水號(hào)能函數(shù)決定所有屬性，流水號(hào)用作該關(guān)系的主鍵。由于該關(guān)系是單屬性候選鍵，所以不會(huì)存在部分函數(shù)依賴(lài)，它自然滿(mǎn)足第二范式。由于該關(guān)系中存在著書(shū)的各屬性對(duì)流水號(hào)的傳遞依賴(lài)，存在著操作員各屬性對(duì)流水號(hào)的傳遞依賴(lài)，所以必然會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)冗余和操作異常。第36頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/30數(shù)據(jù)庫(kù)原理及開(kāi)發(fā)37消除關(guān)系中的傳遞依賴(lài)也是通過(guò)關(guān)系分解的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)一個(gè)關(guān)系為R(U),X、Ｙ、Ｚ、Ｗ是Ｕ的互不相交的屬性子集，其中Ｘ為主鍵，Ｙ→Ｚ是直接函數(shù)依賴(lài)（也可能包含部分函數(shù)依賴(lài)），Ｘ→Ｚ是傳遞函數(shù)依賴(lài)，則把R(U)分解成兩個(gè)關(guān)系R1（Ｙ，Ｚ）和R2（Ｘ，Ｙ，Ｗ），其中Ｙ是Ｒ１的主鍵，Ｒ２是外鍵，這樣就消除了Ｚ對(duì)Ｘ的傳遞依賴(lài)，通過(guò)Ｙ對(duì)Ｒ１和Ｒ２自然連接仍可得到原來(lái)的Ｒ，同樣，若Ｒ１和Ｒ２中仍存在著傳遞依賴(lài)，則繼續(xù)按此方法