数据库技术讲义 第5章 关系数据库理论-1

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1、第五章关系数据库理论第五章关系数据库理论设计一个好的关系数据库系统，关键是要设计一个好的数据库模式（数据库逻辑设计问题）数据库逻辑设计主要解决的问题：关系数据库应该组织成几个关系模式关系模式中有包括哪些属性在关系数据库设计理论的指导下,选择较好的关系模式集合第五章关系数据库理论关系数据库设计理论就是借助于数学工具规定了一整套的关系数据库设计理论和方法本章主要内容：函数依赖规范化理论5.1问题的提出举例：为学校设计一个关系数据库关系模式:UN(SNO,SDEPT,MN,CNAME,G)其中:SNO:描述学生学号SDEPT:

2、描述学生所属系名MN:描述系主任CNAME:描述课程G:描述学习成绩于是得到一组属性：U={SNO,SDEPT,MN,CNAME,G}5.1问题的提出由现实世界的已知事实得知：①一个系有若干学生，但一个学生只属于一个系：②一个系只有一名(正职)负责人：⑨一个学生可以选修多门课程，每门课程有若干学生选修；④每个学生学习每一门课程有一个成绩；5.1问题的提出于是得到属性组U上的一组函数依赖：F={SNOSDEPT,SDEPTMN,(SNO,CNAME)G}如果只考虑函数依赖这一种数据依赖，就得到了一个描述学校的数据库模式S<

3、U,F>,它是由一个单一的关系模式构成。这个模式有下述三个“毛病”：SNOCNAMESDEPTMNG5.1问题的提出1.插入异常(一个系刚成立没人选课)2.删除异常(删除某些学生成绩)删除操作后,一些相关信息无法保存在数据库中3.数据冗余(系主任名的存储次数)数据重复存储:浪费存储空间,数据库维护困难(更新异常)5.1问题的提出假如把这个单一的模式改造一下，分成三个模式这三个模式都不会发生插入、删除异常，数据的冗余也得到了控制。S(SNO,SDPT,SNO->SDEPT);SG(SNO,CNAME,G,(SNO,CNAM

4、E)->G);DEPT(SDEPT,MN,SDEPT->MN);5.2规范化为了使数据库设计的方法走向完备，人们研究了规范化理论。上面的例子说明并非所有这样规范化的关系都能很好地描述现实世界，必须做进一步的分析，以确定如何设计一个好的、反映现实世界的模式。本节将讨论下述内容：首先讨论一个关系属性间不同的依赖情况，讨论如何根据属性间依赖情况来判定关系是否具有某些不合适的性质。通常按属性间依赖情况来区分关系规范化的程度为第一范式、第二范式、第三范式和第四范式等。然后直观地描述如何将具有不合适性质的关系转换为更合适的形式。5.

5、2.1函数依赖类似于变量之间的单值函数关系Y=F(X),其中自变量X的值,决定一个唯一的函数值Y在一个关系模式里的属性,由于它在不同元组里属性值可能不同,由此可以把关系中的属性看作变量一个属性与另一个属性在取值上可能存在制约关系函数依赖就是属性间的逻辑依赖关系5.2.1函数依赖1.函数依赖是语义范畴的概念.它反映了一种语义完整性约束,只能根据语义来确定一个函数依赖.2.函数依赖是指关系R模式的所有关系元组均应满足的约束条件,而不是关系模式中的某个或某些元组满足的约束条件5.2.1函数依赖函数依赖定义5.1设R(U)是属性

6、集U上的关系模式。X，Y是U的子集。若对于R（U）的任何一个可能的关系r，r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等，而在Y上的属性值不等，则称X函数确定Y或Y函数依赖于X，记作X→Y。X→Y，但YX则称X→Y是非平凡的函数依赖。X→Y，但YX则称X→Y是平凡的函数依赖。若X→Y，则X叫做决定因素（Determinant）。若X→Y，Y→X，则记作X←→Y。若Y函数不依赖于X，记作X→Y。5.2.1函数依赖定义5.2在R(U)中，如果X→Y，并且对于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

7、若X→Y，但Y不完全函数依赖于X，则称Y对X部分函数依赖，记作：X→YFP5.2.1函数依赖5.2.1函数依赖5.2.2码定义5.4:设K为R(U，F)的属性或属性组合,如果KU,则K为R的候选码(Candidatekey);若候选码多于一个,则选定其中一个为主码(Primarykey).包含在任何一个候选码中的属性称为主属性（Primaryattribute）;不包含在任何码中的属性称为非主属性(Ｎonprimeattribute)或非码属性(Ｎon-keyattribute)。如果整个属性组是码，则称为全码(All-

8、key)。F5.2.2码候选码的两个性质:1.标识的唯一性:对于R(U)中的每一元组,K的值确定后,该元组就相应确定了.2.无冗余性:K是属性组的情况下,K的任何一部分都不能唯一标识该元组(定义中的完全函数依赖的意义)5.2.2码例：设演奏者、作品和听众分别用P、W，A表示，构成一个关系模式R(P,W,A)。假设一个