數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理與應(yīng)用 教學(xué)課件 作者 孟彩霞 1_ 第五章.ppt

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1、第五章關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論1第5章關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論5.1問題的提出5.2函數(shù)依賴5.3規(guī)范化5.4函數(shù)依賴的公理系統(tǒng)5.5關(guān)系模式的分解25.1問題的提出關(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。即應(yīng)該構(gòu)造幾個(gè)關(guān)系模式，每個(gè)關(guān)系模式應(yīng)由哪些屬性組成等。(不同處理，往往會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)管理的效率相差很遠(yuǎn))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。如何設(shè)計(jì)出“好”的關(guān)系模式呢？也即關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化要討論的問題35.1問題的提出(續(xù))一、概念回顧：關(guān)系：描述實(shí)體、屬性、實(shí)體間的聯(lián)系。關(guān)系模式：用來描述關(guān)系。關(guān)系數(shù)據(jù)庫：基于

2、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)系模式的集合。45.1問題的提出(續(xù))二、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中屬性所來自的域的集合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55.1問題的提出(續(xù))三、關(guān)系模式的簡化表示簡化為一個(gè)三元組：R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65.1.1關(guān)系模型可能存在的異常數(shù)據(jù)依賴是通

3、過一個(gè)關(guān)系中屬性間值的相等（關(guān)聯(lián)）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)數(shù)據(jù)依賴的類型函數(shù)依賴(FunctionalDependency，簡記為FD)多值依賴(MultivaluedDependency,簡記為MVD)其他75.1.1關(guān)系模型可能存在的異常(續(xù))函數(shù)依賴普遍存在于現(xiàn)實(shí)生活中。例如：設(shè)計(jì)一個(gè)用于學(xué)生管理的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫涉及的屬性包括學(xué)號（Sno）、姓名（Sname）、所在系（Sdept）、住處（Loca）、課程號（Cno）、成績（Grade）。假設(shè)用一個(gè)單一關(guān)系模式SLC

4、F>來表示該數(shù)據(jù)庫，則該關(guān)系模式為：U={Sno，Sname，Sdept，Loca，Cno，Grade}85.1.1關(guān)系模型可能存在的異常(續(xù))假設(shè)有以下語義：（1）學(xué)生的學(xué)號是唯一的。（2）一個(gè)系有若干個(gè)學(xué)生，但一個(gè)學(xué)生只能在一個(gè)系學(xué)習(xí)。（3）同一個(gè)系的學(xué)生住在同一個(gè)區(qū)域。（4）一個(gè)學(xué)生可以選修多門課程，每門課程可以被多個(gè)學(xué)生選修。（5）每個(gè)學(xué)生選修一門課程有一個(gè)成績。95.1.1關(guān)系模型可能存在的異常(續(xù))關(guān)系模式SLCU={Sno，Sname，Sdept，Loca，Cno，Grade}F＝{Sno→Sname,Sno→Sdep

5、t,Sdept→Loca,(Sno,Cno)→Grade}函數(shù)依賴表示方法105.1.1關(guān)系模型可能存在的異常(續(xù))上述關(guān)系存在以下幾個(gè)方面的問題：⒈數(shù)據(jù)冗余太大⒉更新異常⒊插入異常⒋刪除異常結(jié)論：SLC關(guān)系模式不是一個(gè)好的關(guān)系模式好的關(guān)系模式：應(yīng)該不會(huì)發(fā)生插入異常、更新異常和刪除異常，并且數(shù)據(jù)庫的冗余要盡可能地少。115.1.2異常原因分析在關(guān)系模式SLC中，（Sno，Cno）為主鍵。SLC中U上的一組函數(shù)依賴F：F={Sno→Sname,Sno→Sdept,Sdept→Loca,(Sno,Cno)→Grade}可表示成如圖5.1所示：12

6、5.1.2異常原因分析(續(xù))在關(guān)系模式SLC中：Grade完全由主鍵（Sno，Cno）決定Sname、Sdept的值由Sno(主鍵的一部分)決定Loca的值由Sdept決定，與Sno無直接聯(lián)系關(guān)系SLC中存在的這些函數(shù)依賴就是問題的根本所在，即關(guān)系模式中的屬性并非完全是由主鍵確定，有一部分屬性只與鍵的一部分有關(guān)。把無直接聯(lián)系的屬性放在一起構(gòu)成關(guān)系模式，必然會(huì)產(chǎn)生上述的異常情況。135.1.2異常原因分析(續(xù))將SLC改造為以下3個(gè)關(guān)系模式：S（Sno，Sname，Sdept，Sno→Sname，Sno→Sdept）L（Sdept，Loca，S

7、dept→Loca）SC（Sno，Cno，Grade，（Sno，Cno）→Grade）這3個(gè)關(guān)系模式都不會(huì)發(fā)生插入異常、更新異常和刪除異常的情況，并且數(shù)據(jù)的冗余也得到了較好的控制。145.2.1函數(shù)依賴的定義定義5.1設(shè)R(U)是屬性集U上的關(guān)系模式。X和Y是U的子集。若對于R(U)上的任意一個(gè)可能的關(guān)系r，如果r中不可能存在兩個(gè)元組，它們在X上的屬性值相等，而在Y上的屬性值不等，則稱X函數(shù)決定Y或Y函數(shù)依賴于X，記作X→Y。其中X稱為這個(gè)函數(shù)依賴的決定屬性組，或稱為決定因素，Y稱作被決定因素。若Y不函數(shù)依賴于X，記作X→Y。若X→Y，且Y→

8、X，則記作X←→Y。155.2.1函數(shù)依賴的定義(續(xù))對于函數(shù)依賴，有以下幾點(diǎn)具體說明：（1）函數(shù)依賴不是指關(guān)系模式R的某個(gè)或某些關(guān)系滿足的約束條件，而是指R的所有