【數(shù)據(jù)庫原理】關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論

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1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理及應(yīng)用機(jī)械工業(yè)出版社7/15/2021第7章關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論7.1關(guān)系數(shù)據(jù)模式的規(guī)范化理論7.1.1關(guān)系模式規(guī)范化的必要性7.1.2函數(shù)依賴及其關(guān)系的范式7.1.3多值依賴及關(guān)系的第四范式7.2關(guān)系模式的分解算法7.2.1關(guān)系模式分解的算法基礎(chǔ)7.2.3判定分解服從規(guī)范的方法7.2.4關(guān)系模式的分解方法7.1關(guān)系數(shù)據(jù)模式的規(guī)范化理論范式（NormalForm）是指規(guī)范化的關(guān)系模式。由滿足最基本規(guī)范化的關(guān)系模式叫第一范式，第一范式的關(guān)系模式再滿足另外一些約束條件就產(chǎn)生了第二范式、第三范式、BC范式等等。

2、一個低一級的關(guān)系范式通過模式分解可以轉(zhuǎn)換成若干高一級范式的關(guān)系模式的集合，這種過程叫關(guān)系模式的規(guī)范化。7.1.1關(guān)系模式規(guī)范化的必要性1.關(guān)系模式應(yīng)滿足的基本要求1)元組的每個分量必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。2)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)冗余應(yīng)盡可能少。3)關(guān)系數(shù)據(jù)庫不能因?yàn)閿?shù)據(jù)更新操作而引起數(shù)據(jù)不一致問題。4)當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)插入操作時(shí)，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不能產(chǎn)生插入異常現(xiàn)象。5)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不能在執(zhí)行刪除操作時(shí)產(chǎn)生刪除異常問題。6)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)考慮查詢要求，數(shù)據(jù)組織應(yīng)合理。2.關(guān)系規(guī)范化可能出現(xiàn)的問題數(shù)據(jù)冗余大。插入異常。刪除異常。更

3、新異常。學(xué)號姓名年齡性別系名系主任課程名成績98001李華20男計(jì)算機(jī)系王民程序設(shè)計(jì)8898001李華20男計(jì)算機(jī)系王民數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)7498001李華20男計(jì)算機(jī)系王民數(shù)據(jù)庫8298001李華20男計(jì)算機(jī)系王民電路6598002張平21女計(jì)算機(jī)系王民程序設(shè)計(jì)9298002張平21女計(jì)算機(jī)系王民數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)8298002張平21女計(jì)算機(jī)系王民數(shù)據(jù)庫7898002張平21女計(jì)算機(jī)系王民電路8398003陳兵20男數(shù)學(xué)系趙敏高等數(shù)學(xué)7298003陳兵20男數(shù)學(xué)系趙敏數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)9498003陳兵20男數(shù)學(xué)系趙敏數(shù)據(jù)庫8398003

4、陳兵20男數(shù)學(xué)系趙敏離散數(shù)學(xué)873.模式分解是關(guān)系規(guī)范化的主要方法上述的關(guān)系模式:教學(xué)(學(xué)號，姓名，年齡，性別，系名，系主任，課程名，成績).可以按“一事一地”的原則分解成“學(xué)生”、“教學(xué)系”和“選課”三個關(guān)系，其關(guān)系模式為：學(xué)生(學(xué)號，姓名，年齡，性別，系名稱)；教學(xué)系(系名，系主任)；選課(學(xué)號，課程名，成績).7.1.2函數(shù)依賴及其關(guān)系的范式1.關(guān)系模式的簡化表示法關(guān)系模式的完整表示是一個五元組：R〈U，D，Dom，F(xiàn)〉.其中：R為關(guān)系名；U為關(guān)系的屬性集合；D為屬性集U中屬性的數(shù)據(jù)域；Dom為屬性到域

5、的映射；F為屬性集U的數(shù)據(jù)依賴集。關(guān)系模式可以用三元組來為：R〈U，F(xiàn)〉.2.函數(shù)依賴的概念1)設(shè)R〈U〉是屬性集U上的關(guān)系模式，X、Y是U的子集。若對于R〈U〉的任意一個可能的關(guān)系r，r中不可能存在兩個元組在X上的屬性值相等，而Y上的屬性值不等，則稱X函數(shù)確定Y函數(shù)，或Y函數(shù)依賴于X函數(shù)，記作X→Y。例如，對于教學(xué)關(guān)系模式：教學(xué)〈U，F(xiàn)〉；U={學(xué)號，姓名，年齡，性別，系名，系主任，課程名，成績}；F={學(xué)號→姓名，學(xué)號→年齡，學(xué)號→性別，學(xué)號→系名，系名→系主任，(學(xué)號，課程名)→成績}.①X→Y，但YX

6、，則稱X→Y是非平凡的函數(shù)依賴。若不特別聲明，總是討論非平凡的函數(shù)依賴。②X→Y，但Y?X，則稱X→Y是平凡的函數(shù)依賴。③若X→Y，則X叫做決定因素（Determinant），Y叫做依賴因素（Dependent）。④若X→Y，Y→X，則記作X?Y。⑤若Y不函數(shù)依賴于X，則記作XY。完全函數(shù)依賴、傳遞函數(shù)依賴2)在R〈U〉中，如果X→Y，并且對于X的任何一個真子集X‘，都有X‘Y，則稱Y對X完全函數(shù)依賴，記作：X→Y；若X→Y，但Y不完全函數(shù)依賴于X，則稱Y對X部分函數(shù)依賴，記作：X→Y。例如，在教學(xué)關(guān)系模

7、式：(學(xué)號，課程名)→成績，(學(xué)號，課程名)→姓名3)在R〈U〉中，如果X→Y，(YX)，YX，Y→Z，則稱Z對X傳遞函數(shù)依賴。傳遞函數(shù)依賴記作X→Z。傳遞例如，在教學(xué)模式中，因?yàn)椋簩W(xué)號→系名，系名→系主任；所以：學(xué)號→系主任。PFFP傳遞傳遞3.1NF的定義、2NF的定義如果關(guān)系模式R，其所有的屬性均為簡單屬性，即每個屬性都是不可再分的，則稱R屬于第一范式，記作R?1NF。若R?1NF，且每一個非主屬性完全依賴于碼，則R?2NF。在教學(xué)模式中：屬性集={學(xué)號，姓名，年齡，系名，系主任，課程名，成績}.函數(shù)依賴

8、集={學(xué)號→姓名，學(xué)號→年齡，學(xué)號→性別，學(xué)號→系名，系名→系主任，(學(xué)號，課程名)→成績}.主碼=(學(xué)號，課程名).F非主屬性=(姓名，年齡，系名，系主任，成績)。非主屬性對碼的函數(shù)依賴：{(學(xué)號，課程名)→姓名，(學(xué)號，課程名)→年齡，(學(xué)號，課程號)→性別，(學(xué)號，課程名)→系名，(學(xué)號，課程名)→系主任；(學(xué)號，課程名)→成績}.顯然，教學(xué)模式不服從2NF，