数据库原理与SQL Sever2000第3章 关系数据库理论基础 (第二部分)

数据库原理与SQLSever2000第3章关系数据库理论基础（第二部分）管理013.6关系规范化建立关系数据库应遵循一定的原则，以保证数据库的稳定、灵活，方便。-----关系规范化的问题管理011、关键字1)关键字：在关系中用来唯一标识一元组的一个或一组属性关键字不允许为空可以是一个或多个或者全部属性2)候选关键字：在关系中可以用来唯一标志元组的属性或属性组3)主关键字：在候选关键字中用来指定做主关键字的属性或属性组4)主属性：可作为候选关键字的属性5)非主属性：不能作为候选关键字的属性6)外部关键字：关系中某个或某组属性并非关键字却是另一个关系的主关键字时，称为外部关键字。3.6.1一些重要概念管理012、函数依赖关系规范化是围绕函数依赖进行的。在具体的关系中，函数依赖是刻画关系中各个属性之间相互制约而又相互依赖的关系。其中关键最为重要，它决定了其它的属性值。由于关键字可能为某个属性也有可能为某组属性，因此各属性对关键字存在着不同的依赖。以下给出函数依赖的严格定义并说明不同的依赖情况。3.6.1一些重要概念管理011)函数依赖设R(U)是属性集U上的关系。X,Y是U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r，均有x的一个值对应于y的惟一具体值，称为y单值函数依赖于x，或称X函数决定，记作x→y。若进一步，有y→x，则x与y相互依赖，记作x←→y2)完全函数依赖设R(U)是属性集U上的关系。X,y是U的子集,x’是x的真子集。若对于R(U)下的任何一个可能的关系，有x→y但x→y则称y完全函数依赖于x，记作x→y3)部分函数依赖若x→y且x’→y，则称y部分依赖于x，记作x→y只有当x为复合属性组时，才可能有部分信赖情况。3.6.1一些重要概念fp管理014)传递依赖在R(U)中，若x→y，但y→x，若y→z，则x→z，此称为z传递函数依赖于x,记作x→y例1：假设选课关系（学号，课程号，教师号，学生姓名，成绩，课程名称，教师姓名）：SCT（xh,kch,jsh,xsxm,cj,kcmc,jsxm）它们之间的依赖关系可以表示为：(sno,cno)→cname(sno,cno)→tnamecno←→cname(假设所有课程均不同名)cno→tname(sno,cno)→grade3.6.1一些重要概念tp\管理01例2（参见P53[例3-9]）设车间考核职工完成生产定额关系为：W（日期,工号,姓名,工种,定额,超额,车间,车间主任）它们之间的依赖关系可以表示为：(日期,工号)→超额(日期,工号)→姓名(日期,工号)→工种(日期,工号)→车间工号→工种，工种→定额，所以工号→定额工号→车间,车间→车间主任，所以工号→车间主任3.6.1一些重要概念pfpptt管理013.6.2范式与规范化1、范式关系模式满足的确定约束条件称为范式，根据满足约束条件的级别不同，范式由低到高分为1NF,2NF,3NF,BCNF等。不同的级别范式性质不同。满足最低要求的叫第一范式,简称lNF。在第一范式中满足进一步要求的为第二范式,其余以此类推。R为第几范式就可以写成R∈xNF。对于各种范式之间的联系有BCNF3NF2NFlNF成立。一个低一级范式的关系模式，通过模式分解可以转换为若干个高一级范式的关系模式的集合,这种过程就叫规范化管理013.6.2范式与规范化2、范式的判定条件与规范化1）1NF：关系R的所有属性都是不可再分的数据项，则该关系属于第一范式，记作R∈1NF.例1：工资(工号，姓名，工资(基本工资，年绩津贴，煤电补贴))该关系不满足1NF的关系称为非规范化关系。转化方法为：工资(工号,姓名,基本工资,津贴,奖金)管理013.6.2范式与规范化例2：参见P54的表3-26的非规范化的关系转化为表3-27的规范化的关系仅满足1NF，还存在问题，如P53[例3-9]以下一些记录（参见P55的表3-28），缺点所在：数据冗余大：如工人基本信息重复出现修改麻烦：如有人更换工种，则需更改每一条相应的信息。插入异常：日期和工号不能为NULL，若新工人还没工作，则该工人信息不能插入到表中。删除异常：若要删除某人的所有工作记录，则此人基本是不存在。管理013.6.2范式与规范化1NF有数据冗余大、修改麻烦、插入异常、删除异常等缺点，主要原因是因为其不够规范化，对W的约束太少。W关系中存在完全、部分、传递三种不同依赖情况（参见P56图3-4）。改进的办法是消除同时存在于一个关系的不同的依赖情况，因此有2NF。管理013.6.2范式与规范化（2）2NF：若关系R∈1NF，且它的每一非主属性都完全依赖于关键字，则称R属于第二范式。记为：R∈2NF[例3-10]对W关系加以分解，使之满足2NF定义分解：W=W1+W2W1（日期,工号,超额）W2（工号,姓名,工种,定额,车间,车间主任）分解以后的记录参见P56表3-29管理013.6.2范式与规范化表3-29W关系分解为W1和W2管理013.6.2范式与规范化但是W2中仍存在数据冗余，如车工的定额，车间的主任都重复存储了。也存在删除异常的问题，如删除103号工人，则“工具”车间信息也会从数据库被删除。其原因在于W2中存在传递依赖关系。因此产生3NF。（3）3NF：若R∈2NF，且它的每一个非主属性都不传递依赖于关键字，则称R属于第三范式。记为R∈3NF管理013.6.2范式与规范化[例3-11]对W2关系分解，消除其中的传递依赖关系，使其满足3NF。W2关系属性间信赖关系如图所示：W2W21+W22+W23其中：W21（工号，姓名，工种，车间），W22（工程，定额）W23（车间，车间主任）分解后的记录如P57的表3-30表示分解管理013.6.2范式与规范化表3-30管理013.6.2范式与规范化满足3NF的关系数据库，一般情况下能达到要求，但由于直到3NF为上，仅对关系的非主属性与关键字间的依赖作了限制，而对主属性与主关键字间没有给出任何限制，若主属性间也出现了类似非主属性的部分依赖或传递依赖关系，那么也会使关系存在一定的问题，因此提出了BCNF。3、BCNF1）引例SCT（学生，课程，教师）假定SCT中一个学生可选多门课程，一个教师只讲授一门课程，但同一门课程有几个教师担任。学生课程教师张东英语陈明许强英语陈明李伟英语古克刘平C郭节刘平OS方敏王风ST孙侠管理013.6.2范式与规范化分析求关键字：SCT中候选关键字：（学生，课程）或（学生，教师）也即“学生”、“课程”、“教师”均为主属性由于3NF中考虑的是主属性对非主属性的依赖，因此SCT∈3NF。毛病所在：存在信息冗余：如教师、课程两列存在很多的重复信息，如陈明教英语，若有100个学生，则会重复存入100次。插入异常：若某个教师未开课，则此教师信息无法存入数据库删除异常。若学生退学或毕业，可能会将课程信息与教师信息删除。可见，满足3NF的关系，在这种情况下还存在一定的弊端。管理013.6.2范式与规范化（a）中：(学生、课程)→教师，教师→课程（b）中：(学生、教师)→课程，教师→课程对于有两个候选关键字，特别是两个关键字间存在着互相覆盖的属性，关系的性能可能会变坏。需通过BCNF来分解关系学生课程教师学生教师课程（a）(学生、课程)作关键字(b)(学生、教师)作关键字管理013.6.2范式与规范化2）BCNF定义一种：设R是一个规范化的关系，若R的每一个决定因素项都是候选关键字，则R属于BCNF关系，记R∈BCNF另一种：如果关系模式R的所有属性（包括主属性和非主属性）都不传递依赖于R的任何候选关键字，那么称关系R是属于BCNF的。记为R∈BCNF。判定是否为BCNF的步骤：确定候选关键字确定决定因素根据定义，确定每个决定因素是否均为候选关键字说明：BCNF必定属于3NF，但3NF不一定属于BCNF管理013.6.2范式与规范化例判定SCT是否属于BCNF，若SCT∈BCNF，则对其进行分解。解：判定的三个步骤：1.找候选关键字：(学生、课程)和(学生、教师)2.找决定因素：除上面的候选关键字外，“教师”也为决定因素3.因决定因素多于候选关键字，所以SCT∈BCNF分解：SCT→ST+TCST(学生、教师)∈BCNFTC(学生、课程)∈BCNF管理013.6.3关系分解的原则分解的原则：分解必须无损，即分解后不应丢失信息分解后的关系要相互独立（避免对一个关系的修改，影响到另一个关系）分解关系的要点规范化过程是对关系逐步分解的过程规范化过程如按如图所示的步骤：