第4章关系数据库设计理论

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1、第4章关系数据库设计理论本章要点关系数据库设计理论主要包括数据依赖、范式及规范化方法这三部分内容。关系模式中数据依赖问题的存在，可能会导致库中数据冗余、插入异常、删除异常、修改复杂等问题，规范化模式设计方法使用范式这一概念来定义关系模式所符合的不同级别的要求。较低级别范式的关系模式，经模式分解可转换为若干符合较高级别范式要求的关系模式。本章的重点是函数依赖相关概念及基于函数依赖的范式及其判定。关系模式的表示定义关系的描述称为关系模式（RelationSchema）。一个关系模式应当是一个五元组。它可以形式化地表示为：R（U,D,dom,F）。其中R为关

2、系名，U为组成该关系的属性名集合，D为属性组U中属性所来自的域的集合，dom为属性向域的映象集合，F为属性间数据的依赖关系集合。关系模式通常可以简记为：R(A1,A2,…,An)或R(U)。其中R为关系名，A1,A2,…,An为属性名。而域名及属性向域的映象常常直接说明为属性的类型、长度。4.1问题的提出如何使用关系模型设计关系数据库？也就是面对一个现实问题，如何选择一个比较好的关系模式的集合？其中每个关系模式又由哪些属性组成？这就是数据库逻辑设计主要关心的问题4.1.1规范化理论概述关系数据库设计理论主要包括三个方面的内容：函数依赖、范式（Norma

3、lForm）和模式设计。其中函数依赖起着核心作用，是模式分解和模式设计的基础，范式是模式分解的标准。关系数据库设计时要遵循一定的规范化理论。只有这样才可能设计出一个较好的数据库来。前面已经讲过关系数据库设计的关键所在是关系数据库模式的设计，也就是关系模式的设计。那么到底什么是好的关系模式呢？某些不好的关系模式可能导致哪些问题？下面通过例子对这些问题进行分析。4.1.2不合理的关系模式存在的问题[例1]要求设计学生-课程数据库，其关系模式SDC如下：SDC（SNO，SN，AGE，DEPT，MN，CNO，SCORE）根据实际情况，这些数据有如下语义规定：(

4、1)一个系有若干个学生，但一个学生只属于一个系；(2)一个系只有一名系主任，但一个系主任可以同时兼几个系的系主任；(3)一个学生可以选修多门功课，每门课程可被若干个学生选修；(4)每个学生学习每门课程有一个成绩。4.1.2不合理的关系模式存在的问题根据上述语义规定并分析以上关系中的数据，我们可以看出，（SNO，CNO）属性的组合能唯一标识一个元组（每行中SNO与CNO的组合均是不同的），所以（SNO，CNO）是该关系模式的主关系键（即主键，又名主码等）。但在进行数据库的操作时，会出现以下几方面的问题。数据冗余(2)插入异常(3)删除异常(4)修改异常因

5、此，把不好的关系数据库模式转变为较好的关系数据库模式，即关系的规范化4.1.2不合理的关系模式存在的问题示例数据主码是(SNO,CNO)SNO(5)SN(8)AGE(4)DEPT(8)MN(8)CNO(3)SCORE(4)S1赵红20计算机张文斌C190S1赵红20计算机张文斌C285S1赵红20计算机张文斌C357S2王小明17计算机张文斌C180S2王小明17计算机张文斌C273S2王小明17计算机张文斌C370S3吴小林19计算机张文斌C175S3吴小林19计算机张文斌C270S3吴小林19计算机张文斌C3854.1.2不合理的关系模式存在的问题

6、数据冗余总字节数=(5+8+4+8+8+3+4)*9系名和系负责人重复9次学号和姓名重复3次课程名重复3次4.1.2不合理的关系模式存在的问题插入异常计算机系成立，尚未招生—无法插入--在学生表存储数据必须保证其实体完整性-主属性不能为空，故学号和课程名不能为空。招生完毕，但学生尚未选课—无法插入--学号是有了，但学生尚未选修，所以课程名不知道求学校有多少系？--结果不正确，在学生表中还未有计算机系含在内问计算机负责人是谁？--不知道，计算机系不存在由于信息不全，导致应该存储的数据无法存储。4.1.2不合理的关系模式存在的问题删除异常计算机系06级学生

7、毕业，删除所有该年级学生--由于计算机系只有06级学生，被删除后，连带计算机系负责人信息一起被删除。问学校有几个系？问计算机系负责人是谁？若s2学生取消三门选修课程，则学要删除对该学生对应的三条记录。该学生记录信息也因此被删除这个时候如果问问计算机系有多少学生？删除元组时导致额外信息的丢失4.1.2不合理的关系模式存在的问题修改异常（更新异常）计算机系负责人改为张文瑞需要修改9条记录某学生改名，则该学生的所有记录都要逐一修改SN的值由于数据重复存储导致更新操作复杂。4.1.2不合理的关系模式存在的问题上述问题的根本原因学生关系模式的规范化程度较低解决办

8、法通过规范化理论对其进行规范化，可以逐步降低和消除上述问题4.2规范化本节将讨论下述内容：首先