数据库第4章ppt课件

1、 关系数据库设计实际关系数据库设计实际 本章要点本章处理两个问题：什么样的关系方式是高质量的关系方式；怎样将一个不好的关系方式转换为一组高质量的关系方式的集合。4.1 关系方式的设计问题4.1.1 不好的关系方式存在的问题不好的关系方式存在的问题例例4.1 思索如下关系方式思索如下关系方式SCSNO，SNAME，DEPTNO，DEPTNAME，CNO，GRADE，其中属性的含义分别是学号、学生姓名、班级其中属性的含义分别是学号、学生姓名、班级号、系名、课程号和成果。号、系名、课程号和成果。该关系方式的当前值如下：该关系方式的当前值如下： 表表4.1 SC4.1 SC的一个关系的一个关系SNOS

2、NAMECLASSNODNAMECNOGRADE010301李明C0101计算机系C00190010301李明C0101计算机系C00270010301李明C0101计算机系C00385010302王平C0101计算机系C00190010302王平C0101计算机系C00390010303张立C0102计算机系C00175010303张立C0102计算机系C00285010404林丽萍D0101工商管理C00180010404林丽萍D0101工商管理C00285010404林丽萍D0101工商管理C00470它存在数据冗余和更新异常它存在数据冗余和更新异常n数据冗余数据冗余 n修正费事修正费事

3、n(3) (3) 插入异常插入异常n(4) (4) 删除异常删除异常4.1.3 本章的符号商定用英文字母表开头的字母A、B、C、 表示属性；用英文字母表结尾的字母 、U、V、W、X、Y、Z表示属性集；假设R表示关系方式，那么r表示其关系。将关系方式R(A,B,C)表示为ABC，将属性集 A1,An 表示为A1An，并集XY表示为XY，并集X A 表示为XA。4.2 函数依赖4.2.1 函数依赖的定义函数依赖的定义定义定义4.1 设有关系方式设有关系方式R(U)，X和和Y都是都是U的子集。假设对于的子集。假设对于R(U)的任一能够的关系的任一能够的关系r，r中不能够存在两个元组在中不能够存在两个

4、元组在X上值一样而在上值一样而在Y上值不同，那么称函数依赖上值不同，那么称函数依赖XY在在R(U)中成立。中成立。例例4.2 4.2 设关系方式设关系方式E EENOENO，NameName，AddressAddress，PhonePhone，其中属性的含义是职工号、姓名、家，其中属性的含义是职工号、姓名、家庭地址和联络。思索函数依赖庭地址和联络。思索函数依赖ENOPhoneENOPhone在在E E上上能否成立？能否成立？假设规定每个职工只能有一个联络，那么该函数假设规定每个职工只能有一个联络，那么该函数依赖成立；但假设允许一个职工有多个联络，依赖成立；但假设允许一个职工有多个联络，那么该函

5、数依赖不成立。那么该函数依赖不成立。 从定义从定义4.14.1可以知道，函数依赖是针对关系方式可以知道，函数依赖是针对关系方式而言的，不能只根据关系方式的一个实例就断而言的，不能只根据关系方式的一个实例就断定一个函数依赖在这个关系方式上成立。定一个函数依赖在这个关系方式上成立。 以下是关于函数依赖的几个术语和记号：以下是关于函数依赖的几个术语和记号：(1) 在XY中，X是决议要素，也称为左部；Y是依赖要素，也称为右部。(2) 假设XY且YX，那么称XY是平凡的函数依赖。(3) 假设XY且Y X，那么称XY是非平凡的函数依赖。(4) 假设XY且XY= ，那么称XY是完全非平凡的函数依赖。(5)

6、假设XY且YX，那么表示为XY。(6) 假设Y不函数依赖于X，那么表示为X Y。完全函数依赖部分函数依赖完全函数依赖部分函数依赖定义定义4.2 4.2 在关系方式在关系方式R(U)R(U)中，中，XYXY，X X和和Y Y都是都是U U的子集。假设对任一的子集。假设对任一X X，X XX X，都有，都有X X Y Y，那，那么称么称Y Y完全函数依赖于完全函数依赖于X X，记为，记为XYXY；假设存在；假设存在一一X X，X XX X，使，使X XYY成立，那么称成立，那么称Y Y部分函数部分函数依赖于依赖于X X，记为，记为XYXY。完全函数依赖也称为左部不可约依赖。完全函数依赖也称为左部不

7、可约依赖。左部是单属性的函数依赖是完全函数依赖。左部是单属性的函数依赖是完全函数依赖。fp定义定义4.3 4.3 在关系方式在关系方式R(U)R(U)中，中，X X、Y Y和和Z Z都都是是U U的子集，假设的子集，假设XYXY，YZYZ，Y Y X X，Y Y X X，Z Z XYXY，那么称，那么称Z Z传送函数依赖于传送函数依赖于X X，记为记为XZXZ4.2.2 关系方式的键在关系方式中，候选键具有独一标识作用和不可约性。定义4.4 在关系方式R上，假设X=U，那么称X是R的一个超键。候选键 假设X是R(U)的一个超键，且对于X的任一真子集Z，都有ZU，那么称X是R的一个候选键。主键

8、当一个关系方式仅有一个候选键时，这个候选键就是主键；交换键 当一个关系方式有多个候选键时，需求从中指定一个作为主键，其他的称为交换键。全键 假设关系方式的一个候选键就等于U，那么称为全键。F+主属性/非主属性定义定义4.5 4.5 假设假设A A是关系方式是关系方式R R的候选键中的属的候选键中的属性，那么称性，那么称A A为为R R的主属性，否那么称的主属性，否那么称A A为为R R的的非主属性。非主属性。4.3 函数依赖和规范化函数依赖和规范化关系方式的好坏级别，可用规范化方式Normal Forms，简写为NF范式来表示。第一范式1NF将范式分为假设干级，把满足最低条件的关系方式称为1N

9、F的方式；第二范式2NF 1NF的关系方式假设满足进一步的限定条件那么称为2NF的方式；以此类推分为五级范式。规范化 将一个低一级的关系方式分解成假设干高一级关系方式的集合的过程称为规范化。4.3.1 第一范式第三范式431 .1 第一范式1第一范式定义定义4. 6 假设关系方式R的每一关系r的属性值都是不可分的，那么称R是第一范式1NF的方式。简称R是1NF。“分量不可再分是1NF的衡量规范。关系数据库实际研讨的关系方式必需到达这个根本要求，不满足1NF的关系方式称为非规范化的关系方式。2非1NF的关系例如 表4.2 表中有反复组。表4.2 表中有反复组 SNOSNAMECLASSNODEP

10、TNAMECNOGRADE010301 李明C0101计算机系C001 C002C003 907085010302王平C0101计算机系C001C0039090010303张立C0101计算机系C001C0027585010404林丽萍D0101工商管理C001C002C004808570表4.3 表头有层次构造 职工号职工名工资基本工资 附加补贴J020345赵纪950 600 J020346周顺 800 4003将非将非INF的关系转换为的关系转换为INF的关系的关系将表将表4.2中的反复组所在的行一切值都反复，得到中的反复组所在的行一切值都反复，得到INF的关系如表的关系如表4.1所示。

11、所示。去掉表去掉表4.3中表头层次构造，得到中表头层次构造，得到INF的关系如表的关系如表4.4所示。所示。表4.4 INF的关系 职工号职工名附加补贴J020345赵纪950 800 J020346周顺600400根本工资4INF的关系方式存在的缺乏431 .2第二范式1第二范式定义第二范式定义定义定义4.7 假设关系方式假设关系方式R是是1NF的，且它的每个非主属性的，且它的每个非主属性对候选键都是完全函数依赖的，那么称对候选键都是完全函数依赖的，那么称R是第二范式是第二范式2NF的方式。假设一个数据库方式中的关系方式的方式。假设一个数据库方式中的关系方式都是都是2NF，那么称这个数据库是

12、，那么称这个数据库是2NF的数据库方式。的数据库方式。2将第一范式的关系方式规范化为将第一范式的关系方式规范化为2NF的关系方式集的关系方式集要将非要将非2NF的关系方式的关系方式R规范化为规范化为2NF的关系方式的关系方式集，可以用分解的方法消除非主属性部分依赖于候选集，可以用分解的方法消除非主属性部分依赖于候选键的情形。即将产生部分依赖的非主属性和它所依赖键的情形。即将产生部分依赖的非主属性和它所依赖的主属性单独组成一个关系方式，其他的属性构成另的主属性单独组成一个关系方式，其他的属性构成另一个关系方式。一个关系方式。例例4.3 4.3 在例在例4.14.1的关系方式的关系方式SCSCSN

13、OSNO，SNAMESNAME，DEPTNODEPTNO，DEPTNAMEDEPTNAME，CNOCNO，GRADEGRADE中，中，SNOSNO，CNOCNO是是SCSC的独一候选键，的独一候选键，存在对候选键的部分依赖：存在对候选键的部分依赖：SNO,CNOSNO,CNO SNAME SNAME SNO,CNOSNO,CNO CLASSNO CLASSNO 关系方式关系方式SCSC SNO,CNOSNO,CNO DEPTNAME DEPTNAME 不是不是2NF2NF的的分解为分解为SL(SNOSL(SNO，SNAMESNAME，CLASSNO, DEPTNAME)CLASSNO, DEP

14、TNAME)和和SC1SC1SNOSNO，CNOCNO，GradeGrade， SL SL和和SC1SC1各有独一候选键各有独一候选键SNOSNO和和SNOSNO，CNOCNO 两个关系方式中都不存在非主属性对候选键的部两个关系方式中都不存在非主属性对候选键的部分函数依赖。分函数依赖。 SL SL和和SC1SC1都是都是2NF2NF的。的。ppp表4.5 SC1的一个关系 Key: (SNO, CNO)SNOCNOGRADE010301C00190010301C00270010301C00385010302C00190010302C00390010303C00175010303C0028501

15、0404C00180010404C00285010404C00470将原关系分别在SL和SC1上投影，得到如下两个关系： 表表4.6 SL4.6 SL的一个关系的一个关系 Key: Key: SNO SNO SNOSNAMECLASSNODEPTNAME010301李明C0101计算机系010302王平C0101计算机系010303张立C0102计算机系010404林丽萍D0101工商管理32NF的关系方式存在的缺乏431 .2第三范式 1第三范式定义第三范式定义定义定义4. 8 R是是2NF的，假设的，假设R的每个的非主的每个的非主属性都不传送依赖于任何候选键，那么称属性都不传送依赖于任何候

16、选键，那么称R是第是第三范式三范式3NF的方式。假设一个数据库方式中的方式。假设一个数据库方式中的关系方式都是的关系方式都是3NF，那么称这个数据库是，那么称这个数据库是3NF的数据库方式。的数据库方式。2将第二范式的关系方式规范化为将第二范式的关系方式规范化为3NF的关系方的关系方式集式集方法方法 用分解的方法消除非主属性传送依赖于候选用分解的方法消除非主属性传送依赖于候选键的情形。即将产生传送依赖的非主属性和它键的情形。即将产生传送依赖的非主属性和它所依赖的非主属性单独组成一个关系方式，其所依赖的非主属性单独组成一个关系方式，其他的属性构成另一个关系方式。他的属性构成另一个关系方式。例例4

17、.4 4.4 在例在例4.34.3中的中的SLSLSNOSNO，SNAMESNAME，CLASSNO, CLASSNO, DEPTNAMEDEPTNAME中：中： SNO CLASSNO SNO CLASSNO，且，且CLASSNO DEPTNAMECLASSNO DEPTNAME SNO DEPTNAME SNO DEPTNAME即存在非主属性即存在非主属性DEPTNAMEDEPTNAME对候选键对候选键SNOSNO的传送依赖，的传送依赖， SLSL不是不是3NF3NF的。的。将将SLSL分解为分解为CDCDCLASSNOCLASSNO，DEPTNAMEDEPTNAME和和 S SSNOSN

18、O，SNAMESNAME，CLASSNOCLASSNO CD CD的关键字是的关键字是CLASSNOCLASSNO， S S的关键字是的关键字是SNOSNO， 不存在非主属性对候选键的传送依赖，不存在非主属性对候选键的传送依赖， SL SL、 CD CD都是都是3NF3NF的。的。 将原关系将原关系SLSL在在CDCD和和S S上投影，得：上投影，得：t表表4.7 CD4.7 CD的一个关系的一个关系 Key: Key: CLASSNO CLASSNO SNOSNAME CLASSNO010301 李明C0101010302 王平C0101010303 张立C0102010404 林丽萍D01

19、01CLASSNODEPTNAMEC0101计算机系C0101计算机系C0102计算机系D0101工商管理表表4.8 S4.8 S的一个关系的一个关系 Key: Key: SNOSNO在SC1SNO，CNO，Grade中：SNO,CNO GRADE即在SC1中不存在非主属性对候选键的传送依赖， SC1是3NF的。 33NF的关系方式存在的缺乏的关系方式存在的缺乏部分依赖和传送依赖是产生冗余和异常的两个重要缘由，3NF中消除了非主属性对候选键的部分依赖和传送依赖，因此具有较好的性质。但是3NF中并未排除主属性对候选键的部分依赖和传送依赖，因此尚不能彻底消除异常。4.3.2 Boyce-Codd范式定义定义4. 9 R4. 9 R是是1NF1NF的，假设的，假设F F中的每个非中的每个非平凡的函数依赖平凡的函数依赖XYXY的左部都包含了的左部都包含了R R的一个候的一个候选键，那么称选键，那么称R R是是BCNFBCNF的方式。假设一个数据库的方式。假设一个数据库方式中的关系方式都是方式中的关系方式都是BCNFBCNF的，那么称这个数的，那么称这个数据库是据库是BCNFBCNF的数据库方式。的数据库方式。BCNFBCNF的定义中规定了的定义中规定了F F的一切函数依赖的决议要的一切函数依赖的决议要素都包含键，因此，一个素都