数据库技术与应用（达梦）课件 任务1.3 掌握关系数据库

《数据库原理与应用》任务1.3掌握关系数据库项目1：数据库规划与设计主讲人：李萍第2讲

如何将关系规范化

本任务以电力调度管理系统为例，解析关系模型基本术语、关系模型三要素、借助于关系代数处理数据库中的数据，并应用范式理论进行关系规范化设计。素质目标能力目标知识目标1）了解关系数据模型的相关概念及其三要素内涵。2）基本掌握关系代数的传统集合运算和专门关系运算操作。3）掌握关系中的异常分析、函数依赖。4）掌握范式理论中的1NF、2NF、3NF及关系规范化设计方法。1）能够对比分析常见关系型数据库产品的特性和应用场景。2）能够使用关系代数表达式实现数据查询要求。3）能够使用关系规范化知识设计数据库。1）善于分析与解决问题，培养不断创新、探索未知的科学精神。2）强调个体在集体中的责任与担当，培养小我融入大我的家国情怀。1.3.1关系模型（1）域：一组具有相同数据类型的值的集合（2）笛卡尔乘积：从每个域各取一个值进行两两组合，生成全部可能组合的完整集合（3）关系：一个二维表，每一行称为元组，每一列称为属性（4）键①若一个属性集能惟一标识元组，则该属性集称为候选键。②用户选作元组标识的一个候选键称为主键。③若关系中的属性或属性组不是本关系的主键，其值是引用另一个关系的主键，则称该属性或属性组为外键。1.基本术语表（二维表）列（属性）行（元组）天气预报表1.3.1关系模型2.数据结构定义检索和修改（插入、删除、更新和查询）等操作关系模型的理论基础是关系代数四种常见的查询是基于关系代数的投影、选择、连接和并运算

关系代数语言SQL语言1.3.1关系模型3.关系操作完整性数据约束是对数据对象及其联系的约束规定，用以保证数据库中数据的正确性、有效性和安全性。实体完整性约束参照完整性约束用户定义的完整性约束1.3.1关系模型4.完整性约束实体完整性约束任何一个关系必须有且只有一个主键，并且主键的值不能重复，也不能为空值通俗一点说，就是不允许出现一个缺少标识的实体学生表参照完整性约束外键的值可以为空或其值必须是所参照的表的主键的值通俗一点说，就是不允许参照一个不存在的实体。学生表班级表用户定义的完整性约束反映了具体应用中的业务需求例如学生的姓名不能为空（非空约束），学生的身份证号不允许重复（唯一性约束）将E-R图中的实体与联系转换成关系，关系名为对应实体名或联系名，关系的属性与实体或联系的属性相同。每个关系应有一个主键，关系与关系之间可通过外键建立联系。1.3.1关系模型5.实体联系图向关系模型的转变1.3.2

关系代数关系代数是用对关系的运算来表达查询要求的方式，分为集合运算与关系运算两类。1.3.3关系规范化设计设计得不好的关系可能出现的异常规范化设计的目标数据冗余插入异常删除异常更新异常尽量低的数据冗余没有插入异常没有删除异常没有更新异常1.3.3关系规范化设计1.关系中的异常假设：关系模式R(U)，U是属性全集，X和Y是U的子集。

如果X→Y，且对于X的任何一个真子集X‘,都有X’→Y，则称Y对X完全函数依赖，记作X→Y。如果对于X的任何一个真子集X',都有X'→Y，则称Y对X部分函数依赖，记作X→Y。

fp1.3.3关系规范化设计2.函数依赖如果X→Y，但Y→X，而Y→Z，则称Z对X传递函数依赖，记作X→Z。

t说明：（1）只有当X（决定因素）是组合属性时，讨论部分函数依赖才有意义。（2）当X（决定因素）是单属性时，只能是完全函数依赖。（3）当关系中的属性个数小于3个时，不可能存在传递函数依赖。

范式理论指导设计简洁的、结构明晰的数据结构，不会出现插入异常、删除异常和更新异常，具有较低的数据冗余度。范式级别（NormalForm）有1NF、2NF、3NF、BCNF、4NF和5NF，共计六级，范式级别越高，要求越严格。规范化设计达到3NF的要求即可，更高的范式级别仅在需要时使用。1.3.3关系规范化设计3.范式理论如果一个关系R满足关系模型的基本特征，并且每个属性都是不可再分的，则称该关系属于第一范式，简称1NF，记作R

1NF。属性值必须是原子性的属性的原子性

属性不能再分为子属性

属性值的原子性

属性值不能包含多个值

1.3.3关系规范化设计3.范式理论如果一个关系R

1NF，且每个非主属性（不构成主键的属性）都完全函数依赖于主键，则称R属于第二范式，简称2NF，记作R

2NF。1.3.3关系规范化设计3.范式理论如果关系模式R

2NF，且每个非主属性都不传递依赖于R的主键，则称R属于第三范式，简称3NF，记作R

3NF。采用范式理论，进行关系规范化步骤：（1）先判断是否属于1NF；如不是，进行分解。（2）再判断是否属于2NF；如不是，进行分解。（3）最后判断是否属于3NF；如不是，进行分解。

1.3.3关系规范化设计3.范式理论[任务实施]电力用户用电信息关系R为：R（ID，Date，Consume，User，Name，CommunityID，CommunityName，AreaId，AreaName），主键X=ID。其中，ID，Date，Consume，User，Name，CommunityID，CommunityName，AreaId，AreaName分别为电力用户用电编号、用电日期、电力用户编号、姓名、用电量、街道编码、街道名称、区域编码、区域名称。分析关系R中所有非主属性对主键X的函数依赖关系，并画出函数依赖关系图。如果R

3NF，将其分解为3NF。实施步骤：（1）先确定关系R中的主键X与所有非主属性。（2）逐一对非主属性分析与主键X的三种函数依赖关系，画出函数依赖关系图。（3）每个非主属性是不可拆分的数据项，先确定是完全依赖，R

1NF。（4）再分析非主属性对主键X是否存在部分依赖，如果存在，则R不属于2NF。将R进行分解，使之符合2NF。（5）再对符合2NF的各个子关系进行分析，是否存在传递依赖，如果存在，再次进行分解，使之符合3NF。评价指标评价标准分值得分理解关系模型的基本概念能够理解关系模型中的核心概念（如主键、外键等）以及关系模型三要素10设计关系数据模型能够设计关系模型，定义主键和外键等20掌握关系代数的运算操作能够使用关系代数表达式实现数据查询要求20绘制函数依赖关系图能够分析出关系中非主属性对主键的函数依赖关系30分解关系达到3NF要求能够运用范式理论将关系规范化设计，确