湖南大学数据库复试资料7fef1988-d6fc-45f7-b137-03a8e2f3a8e9

CSEEinHunanUniversityJin-MinYang2016.06,DatabaseSystemsDesignPartIII:Normalization,DatabaseDesignFlowDiagram,IndividualPart1,Modeling(identify,deducerefine,abstract),IndividualPartn,ER-diagram,Relations,RationalRelations,Userview1,Userviewn,Transformation,Normalization,ImplementinparticularDBMS,Requirements,Investigation,analysis,research,ViewStoredprocedure,期望的关系模式特性,设计得好的关系模式具有如下3个重要的属性：1)一个关系是由一组逻辑上相关联的属性构成，也就是说，一个关系（relation）的属性是指一个实体（Entity）或者一个关系（Relationship）的属性.2)无损联接性是指将一个关系分解成2个或多个关系之后，原有的关系能够通过做自然联接来复原，这一点是从关系实例来讲的，也就是从元组来说的，其具体情形看ER建模中的裂口陷进和后面的5范式。3)依赖保留性指将一个关系分解成2个或多个关系，分解前的函数依赖性在分解之后仍然存在，其具体情况看后面的BC范式。,函数依赖理论及其在数据库设计合理性验证中的应用,已知：对于一个关系R,它的属性集合A(A1,A2,An)，有函数依赖集F=X1Y1,XjYj,其中XkA，YkA，1ki；应用：判断函数依赖XtYt是否成立；判断Xt是否是R的候选键；计算F的闭包F+，推理出其隐含的所有其它函数依赖(放大)构建F的最小集，也即特征集（精简）；.判断两个函数依赖集F和E是否等价；,解决问题的关键策略,对于属性集合X，XkA,在函数依赖集F下的X的闭包X+:是指使用F能确定的所有属性的集合；必须掌握的内容：X+的计算；F+的计算；,LetX+=XRepeat如果F中有某个FD，它的左边是X+的子集.添加该FD的右边的属性到X+.Until(X+不发生改变orX+包含了R得所有属性),判断属性集Xk是否是R的候选键的方法,对于关系R，它的属性集合A，函数依赖集F，对于属性集合Xk，XkA：如果Xk+=A；然后计算Xk的所有真子集的闭包，如果它们都不等于A；那么Xk是R的候选键，否则不是；,两个函数依赖集F和E的等价性,对于两个函数依赖集F和E，如果E中的每一个函数依赖都在F+中，那么就说F覆盖E；F覆盖E的判定方法：对E中的每一个函数依赖XY，基于F，计算X，然后检查Y是否在X+中；如果全部成立，那么F覆盖E；如果F覆盖E，F也覆盖E，那么就说E和F等价(equivalent）；F和E等价，那么E+=F+.,函数依赖集的最小集（缩减函数依赖，减炼的过程）,对函数依赖集F，如果满足如下三个条件，那么它就是最小集：F中的每一个函数依赖XY，Y只含一个属性；.F的任意真子集，都与F不等价；对F中的任意函数依赖XA，设X的真子集Y，对于F，当用YA替换XA后得到的函数依赖集E，F和E不等价；对于一个函数依赖集，它的最小集，可以说是它的一个特征集；对于一个函数依赖集，它的最小集可能有多个，也即并不唯一；,完全函数依赖（FullFD）,定义:对于函数依赖AB，如果从A中去掉任一个属性，依赖关系不再成立，那么AB是一个完全函数依赖。也说，B完全函数依赖于A；如果从A中去掉任一个属性，依赖关系依然成立，那么就说B部分函数依赖于A；例子:enoename(完全FD)eno,enamesalary,title(部分FD,只依赖eno)eno,pnohours,resp(完全FD),作业,13.1613.20；其中13.19中有关4NF部分的判定基于扇子陷进来思考；13.20中有关5NF部分的判定基于裂口陷进来思考；,范式（NormalForms）,就关系(Relation)的模式(Schema)合理性而言，可从5个层面来检测关系是否会存在有潜在的冗余和更新异常。当达到第5个层面时，则不会有潜在的冗余和更新异常.共有6个范式:1NF,2NF,3NF,BCNF(Boyce-Codd),4NF,5NF;特征：6个范式中，后面范式比前面范式更严格；比如,3NF比2NF更严格，它对关系(Relation)的模式(Schema)，相对于2NF，能够更进一步去除冗余和操作异常。,第一范式（FirstNormalForm）(1NF),一个关系，对它的任意元组，其所有属性的取值都是原子型(atomic)时，就说它满足第一范式。也就是说，满足1NF的关系，它的任意元组的任意属性的取值不能是多个值的集合（即为多值属性），或者是元组的集合；在关系型DBMS中，1NF是基本要求.不满足1NF的关系是一个不规范(unnormalized)的关系.,使一个不满足1NF的关系满足1NF的处理方法,1)拆分(Splitting)法：把一个不满足1NF的关系R拆分成2个关系R1和R2：关系R1：由R中满足1NF的属性构成；关系R2：由R1的主键属性和R中不满足1NF的属性构成，重新确立R2的主键；R1的主键肯定是R2的主键的构成部分，对否？为什么R2中要包含R1的主键属性？2)膨胀(Flattening)方法：把一行扩展成多行，重新确立关系的主键.,注意：拆分后的表，要重新确立其主键！,拆分法,膨胀法,膨胀后的表，要重新确立其主键！,第二范式(SecondNormalForm)(2NF),一个关系R满足2NF，当且仅当：满足1NF；它的所有非主键属性都完全函数依赖于它的主键；,SecondNormalForm(2NF),对于不满足2NF的关系R，进行拆分：对违背2NF的FDXY:计算X+；将关系R拆分成：R1=X+和R2=(R-X+)UX注意：X是R的主键属性集的真子集.,ThirdNormalForm(3NF),3NF是基于传递依赖概念而来的.传递依赖：是指函数依赖：AC是基于FD：AB和FD：BC推理出来的.一个关系R满足3NF，当且仅当：满足2NF；不存在非主键属性传递依赖于它的主键；,ThirdNormalForm(3NF),处理方法：按照去除传递依赖的策略是拆分关系R：对于R中的所有传递依赖XY，构建新关系Ri（X，Y）；去除R中的属性集Y；,更完备的2NF和3NF,前面的2NFand3NF仅就关系的主键而言，其实还可以考虑所有的候选键（candidatekeys）完备的2NF:对关系R，满足1NF；它的任意候选键X，其它不在X中的属性都完全函数依赖于X；.完备的3NF:对关系R，满足2NF；它的任意候选键X，对其它不在X中的属性，不存在传递依赖于X情况；,更完备的3NF例子,根据3NF的定义，此例不满足3NF，原因是SSN属性不是主键属性；但是满足完备的3NF，因为SSN属性是候选键；.,Emprelation:,fd1,fd2,回答问题,关系R(A,B,C,D,E,F,G,H,I,J)，函数依赖集F=A,BC;AD,E;BF;FG,H;DI,J求出R的候选键；把R分解成第二范式和第三范式.,Boyce-CoddNormalForm(BCNF),一个关系满足BCNF，当且仅当：任一确定因子(determinant)都是候选键;对关系R,FD:XY，那么X就为确定因子；3NF和BCNF的差异在于：对FD:XY，如果Y是一个主键的成员属性，并且X不是候选键，3NF对该情况是允许的；BCNF要求X是一个候选键;BCNF比3NF更严格.,不满足BCNF的基本条件,满足3NF而不满足BCNF的情况非常少见；满足3NF而不满足BCNF的基本条件是：至少有两个或以上的组合性候选键；候选键之间存在交集，即它们之间有公共属性。,BCNFversus3NF,分解到BCNF时，不能保证函数依赖性保留（即dependencypreservation不能保证），即对FD:XY，BCNF分解后可能会出现X，Y分别位于不同的关系中，即失去了函数依赖约束；而对于3NF，就不会出现该情况，它能保持住函数依赖性（dependencypreservation）；满足3NF而不满足BCNF的情况非常非常少见；就是存在，也可以不考虑；,无损联接依赖Lossless-joinDependency,无损联接属性是指，当分解一个关系后，原有的关系能够通过联接运算复原；无损联接依赖是指，当分解一个关系后，原有的关系能够通过联接运算复原，不会导致多余的元组（即行）出现；要保障无损联接属性，有时有必要把一个关系分解成两个以上的关系.,4NFand5NFinPractice,Inpractice,4NFandespecially5NFarerare.在ER建模中，注意了Fantrap,就能满足4NF；在ER建模中，注意了Chasmtrap,就能满足5NF；,4NF答疑,老师，在书上第四范式给出的例子中BranchStaffOwner(branchNo,sName,cName)中的主键是哪一个呢？该关系有多值依赖如下：brachNo-sName,brachNo-oName,如果是这样的，那么它的主键应该就是branchNo啊？可是看书上它的关系表觉得应该又是(sName,cName).而它满足第四范式后就变成了BranchStaff(branchNo,sName)和BranchOwner(branchNO,oName)同样看其关系表，主键也不是branchNo,对应的应该分别是sName,oName。这是为什么呢？求解,答疑解答,brachNo-sName是一对多关系,即一个分支机构有多个员工，brachNo-oName也是一对多关系,即一个分支机构接待有多个房东。而实际业务需求中，要求关注员工和他负责接待的房东。刚好满足扇子陷阱，因此拆分成BranchStaff(branchNo,sName)和BranchOwner(branchNO,oName)后还不够，没有精准表达（sName,oName)之间的关系，即哪个员工负责接待哪个房东，因此还需要StaffOwner(sName,cName)关系。当然这里有一个假设，也就是branchNO,sName,oName分别充当了实体分支机构，员工，房东的主键。,答疑解答,在这个多值依赖branchNo-sName中branchNo是键吗？答：键是就关系而言的，基本准则就是关系中的元组具有唯一性，唯一性又要根据语义来判断，对BranchStaffOwner(branchNo,sName,cName)而言，键自