数据库技术及应用第6章关系数据库理论ppt课件

1、第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 第第6章章 关系数据库实际关系数据库实际 6.1 关系方式规范化的必要性关系方式规范化的必要性 6.2 函数依赖及其关系的范式函数依赖及其关系的范式 6.3 多值依赖及关系的第四范式多值依赖及关系的第四范式 6.4 关系规范化小结关系规范化小结 习题习题6 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 6.1 关系方式规范化的必要性关系方式规范化的必要性 6.1.1 关系方式应满足的根本要求 1. 元组的每个分量必需是不可分的数据项 关系数据库特别强调，关系中的属性不能是组合属性，必需是根本项，并把这一要求规定为鉴别表格能否为“关系的规范。 2 .

2、 数据库中的数据冗余应尽能够少 数据冗余大是指数据库中反复的数据过多。 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 3. 关系数据库不能由于数据更新操作而引起数据不一致的问题 4. 当执行数据插入操作时，数据库中的数据不能产生插入异常景象 5. 数据库中的数据不能在执行删除操作时产生删除异常问题 6. 数据库设计应思索查询要求，数据组织应合理 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 6.1.2 关系规范化能够出现的问题 例如，要求设计一个教学管理数据库，希望从该数据库中得到学生学号、学生姓名、年龄、性别、系别、系主任姓名、学生学习的课程和该课程的成果信息。假设将此信息要求设计为一个关系

3、，那么关系方式为教学(学号，姓名，年龄，性别，系名，系主任，课程名，成果)可以推出此关系方式的码为(学号，课程)。仅从关系方式上看，该关系曾经包括了需求的信息，假设按此关系方式建立关系，并对它进展深化分析，就会发现其中的问题所在。不规范关系的实例教学关系如表6-1所示。 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 表6-1 不规范关系的实例教学关系 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 1. 数据冗余大 每一个系名和系主任的名字存储的次数等于该系的学生人数乘以每个学生选修的课程门数，系名和系主任数据反复量太大。 2. 插入异常 一个新系没有招生时，系名和系主任名无法插入到数据库中，由

4、于在这个关系方式中，主码是(学号，课程)，而这时因没有学生而使得学号无值，所以没有主属性值，关系数据库无法操作，因此引起插入异常。第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 3. 删除异常 当一个系的学生都毕业了而又没招新生时，删除了全部学生记录，随之也删除了系名和系主任名。 4. 更新异常 假设某系换系主任，数据库中该系的学生记录应全部修正。 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 6.1.3 方式分解是关系规范化的主要方法 对于有问题的关系方式，可以经过方式分解的方法使之规范化。 例如上述的关系方式“教学，可以按“一事一地的原那么分解成“学生、“教学系和“选课三个关系，其关系方式为

5、 学生(学号，姓名，年龄，性别，系称号) 教学系(系名，系主任) 选课(学号，课程名，成果)第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 表6-2 教学关系分解后构成的三个关系 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 6.2 函数依赖及其关系的范式函数依赖及其关系的范式1. 关系方式的简化表示法关系方式的完好表示是一个五元组：RU，D，Dom，F其中：R关系名。U关系的属性集合。第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 D属性集U中属性的数据域。Dom属性到域的映射。F属性集U的数据依赖集。第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 2. 函数依赖的概念 定义6-1：设RU是属性集

6、U上的关系方式，X、Y是U的子集。假设对于RU的恣意一个能够的关系r，r中不能够存在两个元组在X上的属性值相等，而Y上的属性值不等，那么称X函数确定Y函数，或Y函数依赖于X函数，记作XY。第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 3. 1NF的定义 关系的第一范式是关系要遵照的最根本的范式。 定义6-4：假设关系方式R，其一切的属性均为简单属性，即每个属性都是不可再分的，那么称R属于第一范式(First Normal Form，简称1NF)，记作R 1NF。 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 表6-3 非第一范式 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 表6-4 第一范式

7、 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 4. 2NF的定义 定义6-5：假设R(1NF，且每一个非主属性完全依赖于码，那么R 2NF。 5. 3NF的定义 定义6-6：关系方式RU，F中假设不存在这样的码X、属性组Y及非主属性Z(Z(Y)使得XY、YX、YZ成立，那么称RU，F 3NF。第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 6. BCNF的定义 通常以为BCNF是修正的第三范式，有时也称它为扩展的第三范式。 定义6-7：关系方式RU，F 1NF。假设XY且Y(X时X必含有码，那么RU，F BCNF。第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 BCNF的定义可以得到结论，一个满

8、足BCNF的关系方式有以下特性： (1) 一切非主属性对每一个码都是完全函数依赖。 (2) 一切的主属性对每一个不包含它的码，也是完全依赖。 (3) 没有任何属性完全函数依赖于非码的任何一组属性。 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 7. BCNF和3NF的比较 BCNF和3NF的区别主要反映在以下两点： (1) BCNF不仅强调其他属性对码的完全的直接的依赖，而且强调主属性对码的完全的直接的依赖，它包括3NF，即R(BCNF，那么R一定属于3NF。 (2) 3NF只强调非主属性对码的完全直接依赖，这样就能够出现主属性对码的部分依赖和传送依赖。第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库

9、理论 6.3 多值依赖及关系的第四范式多值依赖及关系的第四范式 1. 研讨多值依赖的必要性 下面先经过一个详细实例来察看含有多值依赖的关系方式会出现什么问题。 例如，给定一个关系方式JPW(产品，零件，工序)，其中每种产品由多种零件构成，每个零件在装配时需求多道工序。设产品电视机需求的零件和工序如图6-1所示。 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 图6-1 JPW数据实例 显像管电视机开关电源焊接调试测试装配调试焊接调试第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 将图6-1中的数据输入到JPW关系中，如表6-5所示，可以看出，数据冗余十清楚显。但该表由于不存在函数依赖，并且是全码，

10、所以JPW属于BCNF，这阐明属于BCNF的关系依然会存在一些问题。要想消除此类问题，需求研讨多值依赖及相关的范式实际。第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 表6-5 JPW的一个关系 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 2. 多值依赖的定义和性质 定义6-8：设有关系方式RU，U是属性集，X、Y是U的子集。 多值依赖具有以下性质： (1) 多值依赖具有对称性。 (2) 函数依赖可以看作是多值依赖的特殊情况。 (3) 在多值依赖中，假设X Y且Z=U-X-Y，那么称X Y为非平凡的多值依赖，否那么称为平凡的多值依赖。 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 多值依赖与函

11、数依赖相比，具有以下两个根本的区别：(1) 多值依赖的有效性与属性集的范围有关。(2) 多值依赖没有自反律。 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 3. 4NF的定义 定义6-9：关系方式RU，F(1NF，假设对于R的每个非平凡多值依赖X Y(Y(X)，X必含有码，那么称RU，F 4NF。 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 6.4 关系规范化小结关系规范化小结 在关系数据库中，对关系方式的根本要求是满足第一范式。在此根底上，为了消除关系方式存在插入异常、删除异常、修正复杂和数据冗余等问题，要对关系方式进一步规范化，使之逐渐到达2NF、3NF、BCNF、4NF和5NF。规范化

12、过程如图6-2所示。第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 图6-2 各种范式及规范化过程 消除决定因素非码的非平凡函数依赖消除非主属性对码的部分函数依赖消除非主属性对码的部分和传递函数依赖消除主属性对码的部分和传递函数依赖消除非平凡且非函数依赖的多值依赖消除不是由候选关键字蕴含的连接依赖1NF2NF3NFBCNF4NF5NF第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 习习 题题 6 6.1 解释以下术语： 函数依赖，部分函数依赖，完全函数依赖，传送函数依赖，候选关键字，主关键字，全关键字，1NF，2NF，3NF，BCNF，多值依赖，4NF。第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论

13、 6.2 如今要建立关于系、学生、班级、学会诸信息的一个关系数据库。语义为：一个系有假设干专业，每个专业每年只招一个班，每个班有假设干学生，一个系的学生住在同一个宿舍区，每个学生可参与假设干学会，每个学会有假设干学生。 描画学生的属性有：学号、姓名、出生日期、系名、班号、宿舍区； 描画班级的属性有：班号、专业名、系名、人数、入校年份； 描画系的属性有：系名、系号、系办公室地点、人数；第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 描画学会的属性有：学会名、成立年份、地点、人数、学生参与某会有一个入会年份。 (1) 请写出关系方式。 (2) 写出每个关系方式的最小函数依赖集，指出能否存在传送依赖。

14、在函数依赖左部是多属性的情况下，讨论函数依赖是完全依赖，还是部分函数依赖。 (3) 指出各个关系方式的候选关键字、外部关键字，有没有全关键字。 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 6.3 有关系方式A(C，T，H，R，S)，其中各属性的含义是：C，课程；T，教员；H，上课时间；R，教室；S，学生。根据语义有如下函数依赖集：F=CT，(H，R)C，(H，T)R，(H，S)R。现将关系方式A分解为两个关系方式A1(C，T)，A2(H，R，S)，那么其中A1的规范化程度到达_。 A. 1NF B. 2NF C. 3NF D. BCNF第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 6.4 设

15、关系方式RA，B，C，D，函数依赖集F=AC，CA，BAC，DAC，BDA。 (1) 求出R的候选码。 (2) 求出F的最小函数依赖集。 (3) 将R分解为3NF，使其既具有无损衔接性又具有函数依赖坚持性。第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 6.5 判别下面的关系方式是不是BCNF，为什么？ (1) 任何一个二元关系。 (2) 关系方式选课(学号，课程号，成果)，函数依赖集F=(学号，课程号)成果。 (3) 关系方式R(A，B，C，D，E，F)，函数依赖集F=ABC，BCA，BCDEF，EC。 第第6 6章章 关系数据库理论关系数据库理论 6.6 设关系方式RB，O，I，S，Q，D，函数依赖集F=SD，IS，ISQ，BQ。 (1) 找出R的主码。 (2) 把R分解为BCNF，且具有无损衔接性和函数依赖