数据库系统概论4关系模式规范化.doc

1 关系模式的设计问题考核要求：达到“识记”层次 知识点：一些基本概念 关系数据库是以关系模型为基础的数据库，它利用关系来描述现实世界。 一个关系既可以用来描述一个实体及其属性，也可以用来描述实体间的联系。 关系实质上就是一张二维表，表的行称为元组，列称为属性。 关系是元组的集合，关系模式就是这个元组集合的描述。 关系模式是用来定义关系的， 一个关系数据库包含一组关系，也就是包含一组二维表，这些二维表结构体的集合就构成数据库的模式(也可以理解为数据库的结构)。 ( 外延和内涵的概念） 关系数据库设计理论包括三个方面内容：数据依赖、范式、模式设计方法。 核心内容是数据依赖。 关系模式的存储异常:数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常 关系模式的设计：分解成规范化的数据库模式。 2 函数依赖(FD)2.1 函数依赖的定义 考核要求：达到“领会”层次 知识点：函数依赖的定义 设有关系模式R(A1，A2，.An)或简记为R(U)，X，Y是U的子集，r是R的任一具体关系， 如果对r的任意两个元组t1,t2,由t1X=t2X导致t1Y=t2Y，则称X函数决定Y，或Y函数依赖于X， 记为XY。XY为模式R的一个函数依赖。 该定义理解如下：有一张设计好的二维表，X，Y是表的某些列(可以是一列，也可以是多列)，若在表中的第t1行，和第t2行上的X值相等， 那么必有t1行和t2行上的Y值也相等，这就是说Y函数依赖于X。 比如，有如下二维表 学号姓名成绩成绩等级00001李里77C00002丁力91A00003李小红85B00004马琳85B00005王佳怡66D00006胡林70C.在表中，凡成绩相同的，对应的“成绩等级”也必是相同的，因此，“成绩等级”函数依赖于成绩。 但是反过来则不成立。 Notice: (1)在这张表中，任何一行的关系均应符合函数依赖的条件，如果有一行不符合函数依赖的条件，则函数依赖对于这个关系就不成立。 (2)函数依赖是否成立是不可证明的，只能通过属性的含义来判断. 2.2 函数依赖的逻辑蕴涵 考核要求：达到“识记”层次 知识点：逻辑蕴涵和闭包的概念 设F是关系模式R的一个函数依赖集，X,Y是R的属性子集，如果从F中的函数依赖能够推出XY，则称F逻辑蕴涵XY，记为F|=XY. 比如描写学校中各系的属性有：系名、系号，系办公地点，人数等， 如果系号系名 成立，同时已知 系名系办公地点成立， 那么， 系号系办公地点 也是成立的。 也就是，设F=系号(Y)系名(Z),系名(X)系办公地点(Y)，则F逻辑蕴涵 系号(X)系办公地点(Z)。 函数依赖的闭包F+是指被F逻辑蕴涵的函数依赖的全体构成的集合 2.3 码 考核要求：达到“领会”层次 知识点：码和FD的关系 码是唯一标识实体的属性集。 码和函数依赖的关系满足以下两个条件： 设关系模式R(A1,A2.An)，F是R上的函数依赖集，X是R的一个子集，如果 (1)XA1A2.AnF+ (X能够决定唯一的一个元组) (2)不存在X的真子集Y，使得YA1A2.An成立 (X能满足（1）但又没有多余的属性集） 则X就是R的一个候选码。 包含在任何一个候选码中的属性称为主属性，不包含在任何码中的属性为非主属性(非码属性)， 注意主属性应当包含在候选码中。 3 关系模式的范式3.1 第一范式 考核要求：达到“领会”层次 知识点：1NF的定义 1NF：第一范式 即关系模式中的属性的值域中每一个值都是不可再分解的值。 如果某个数据库模式都是第一范式的，则称该数据库模式是属于第一范式的数据库模式。 比如有一个关系 study=学号，课程，若有这样几行记录：学号课程99001C语言99002数据结构99003C语言，数据结构这时的第三条记录就表示本关系模式不是1NF的，因为课程中的值域还是可以分解的，它包括了两门课程。 如果改为：学号课程99001C语言99002数据结构99003C语言99003数据结构 则成为1NF的关系。 3.2 第二范式 考核要求：达到“领会”层次 知识点：2NF的定义 如果关系模式R为第一范式，并且R中每一个非主属性完全函数依赖于R的某个候选码， 则称为第二范式模式。 首先温习、理解“非主属性”、“完全函数依赖”、“候选码”这三个名词的含义。 （1）候选码：可以唯一决定关系模式R中某元组值且不含有多余属性的属性集。 （2）非主属性：即非码属性，指关系模式R中不包含在任何建中的属性。 （3）完全函数依赖：设有函数依赖WA，若存在XW，有XA成立，那么称WA是局部依赖，否则就称WA是完全函数依赖。 在分析是否为第2范式时，应首先确定候选码，然后把关系模式中的非主属性与码的依赖关系进行考察， 是否都为完全函数依赖，如是，则此关系模式为2NF。 如果数据库模式中每个关系模式都是2NF的，则此数据库模式属于2NF的数据库模式。 比如有一个关系 study=学号，学生姓名，课程,成绩 学号姓名课程成绩99001Lily C语言9199002Rose数据结构8299003KevenC语言7799003keven数据结构86其中，（学号，课程）为候选码；“成绩”对码的函数依赖为完全函数依赖，而“姓名”只依赖于“学号”， 对码的依赖为部分函数依赖。所以，该关系模式不符合2NF。如果将该 模式分解为以下两个关系： student=学号，姓名 study=学号，课程，成绩 则分解后的两个关系模式均为2NF 3.3 第三范式 考核要求：达到“领会”层次 知识点：3NF的含义 如果关系模式R是第二范式，且每个非主属性都不传递依赖于R的候选码，则称R为第三范式模式。 传递依赖的含义： 在关系模式中，如果YX，XA，且XY(X不决定Y)和AX(A不属于X)，那么YA是传递依赖。 Notice:要求非主属性都不传递依赖于候选码。 上一小节例子中student=学号，姓名，study=学号，课程，成绩都是3NF 3.4 BCNF 考核要求：达到“领会”层次 知识点：BCNF的含义 这个范式和第三范式有联系，它是3NF的改进形式。 若关系模式