关系数据理论2

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1、数据库原理华北电力大学控制与计算机工程学院第六章关系数据理论数据库原理数据库原理7/20/2021关系数据库理论前面已经讲述了关系数据库、关系模型的基本概念以及关系数据库的标准语言。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，每个关系又应该由哪些属性组成。这属于数据库设计的问题，确切地讲是数据库逻辑设计的问题，有关数据库设计的全过程将在第7章详细讨论。数据库原理7/20/2021关系数据库理论本章讲述关系数据库规范化理论，这是数据库逻辑设计的理论依据。要求了解规范化理论的研究动机及其在数据库设计中的作用掌握函数依赖的有关概念第一范

2、式、第二范式、第三范式和BC范式的定义重点掌握并能够灵活运用关系模式规范化的方法和关系模式分解的方法，这也是本章的难点。数据库原理7/20/2021本章的主要内容6.1问题的提出6.2规范化6.3数据依赖的公理系统6.4模式的分解6.5小结概念回顾关系模式的形式化定义数据依赖数据依赖对关系模式的影响数据库原理7/20/2021问题的提出关系数据库的逻辑设计问题：针对具体问题，如何构造一个适合于它的数据模式，即应该构造几个关系模式，每个关系由哪些属性组成等。数据库逻辑设计的工具──关系数据库的规范化理论。数据库原理7/20/2021一、概念回顾关系：描述实体、属性、实体间的联系。

3、从形式上看，它是一张二维表，是所涉及属性的笛卡尔积的一个子集。关系模式：用来定义关系。关系数据库：基于关系模型的数据库，利用关系来描述现实世界。从形式上看，它由一组关系组成。关系数据库的模式：定义这组关系的关系模式的全体。数据库原理7/20/2021二、关系模式的形式化定义关系模式由五部分组成，即它是一个五元组：R(U,D,DOM,F)R：关系名U：组成该关系的属性名集合D：属性组U中属性所来自的域DOM：属性到域的映象集合F：属性间的数据依赖关系集合由于D和DOM对模式设计关系不大，因此可以把关系模式看做一个三元组：R。当且仅当U上的一个关系r满足F时，r称为关

4、系模式R的一个关系。数据库原理7/20/2021三、数据依赖数据依赖是数据库模式设计的关键，它是一个关系内部属性与属性之间的一种约束关系，这种约束关系是通过属性间的值是否相等体现出来的数据间的相互关系。它是现实世界属性间相互联系的抽象，是数据内在的性质，是语义的体现。数据依赖有很多类型，其中最重要的是：函数依赖（FunctionalDependency，简记为FD）多值依赖（MultivaluedDependency，简记为MVD）其中，函数依赖起着核心的作用，是模式分解和模式设计的基础，范式是模式分解的标准。数据库原理7/20/2021四、数据依赖对关系模式的影响例

5、：描述学校教务的数据库包括如下信息：学生的学号（Sno）、所在系（Sdept）系主任姓名（Mname）、课程名（Cname）成绩（Grade）如果用单一的关系模式来表示，则该关系模式的属性集合为：U＝｛Sno,Sdept,Mname,Cno,Grade｝数据库原理7/20/2021数据依赖对关系模式的影响根据实际情况，这些数据有如下语义规定：一个系有若干学生，一个学生只属于一个系；一个系只有一名主任；一个学生可以选修多门课程，每门课程有若干学生选修；每个学生所学的每门课程都有一个成绩。于是得到属性组U上的一组函数依赖F：F＝｛Sno→Sdept,Sdept→Mname,(Sno

6、,Cno)→Grade｝SnoCnameSdeptMnameGrade数据库原理7/20/2021数据依赖对关系模式的影响这样就得到了一个描述学生的关系模式：Student。下面的数据表是某一时刻关系模式Student的一个实例：SnoSdeptMnameCnoGradeS1CS张明C195S2CS张明C190S3CS张明C188S4CS张明C270S5CS张明C278…………………………数据库原理7/20/2021数据依赖对关系模式的影响根据上述的语义规定，并分析以上关系中的数据，可以看出：(SNO,CNO)属性的组合能唯一标识一个元组，所以(SNO,CNO)是该关

7、系模式的主键。但在进行数据库的操作时，会出现以下几方面的问题：数据冗余太大——浪费了大量的存储空间例如，每一个系主任的姓名都重复出现，重复次数与该系所有学生的所有课程成绩出现次数相同。更新异常（UpdateAnomalies）由于数据冗余，在更新数据时，系统要付出很大代价来维护数据库的完整性，否则会面临数据不一致的危险。数据库原理7/20/2021数据依赖对关系模式的影响根据上述的语义规定，并分析以上关系中的数据，可以看出：(SNO,CNO)属性的组合能唯一标识一个元组，所以(SNO,C