关系数据库模式的研究
数据库的关系模式
数据库的关系模式一、引言数据库的关系模式是指数据库中数据的组织和存储方式，它是数据库设计的重要部分。
关系模式使用表的形式来表示数据之间的关系，通过定义表的结构、属性和约束，实现了数据的逻辑和物理独立性。
本文将详细介绍数据库的关系模式及其相关概念和特点。
二、关系模式的定义关系数据库采用关系模型来组织和管理数据，其中关系模式是描述关系数据库中表的结构的一种形式。
关系模式由表名和表的属性组成，表名用于标识表，属性描述了表中的列和数据类型。
每个属性都有唯一的名称，用于标识属性，还可以定义属性的数据类型、长度、约束等。
三、关系模式的特点1. 唯一性约束：关系模式通过主键定义了表中每一行数据的唯一性，保证了数据的完整性和准确性。
2. 实体完整性约束：关系模式定义了表之间的关系，通过外键约束来保证关联表的完整性。
3. 数据一致性：关系模式可以定义数据之间的关系和约束，保证了数据的一致性和有效性。
4. 数据独立性：关系模式实现了数据的逻辑和物理独立性，使得应用程序可以独立于数据的存储和组织方式。
5. 数据查询和操作：关系模式可以通过SQL语言进行数据的查询和操作，提供了灵活的数据访问方式。
四、关系模式的设计原则1. 逻辑一致性：关系模式的设计应符合数据库的逻辑结构，即表之间的关系应该符合实际业务需求。
2. 数据完整性：关系模式的设计应保证数据的完整性和准确性，通过定义主键、外键和约束来实现。
3. 数据冗余：关系模式的设计应避免数据的冗余，减少数据的存储空间和维护成本。
4. 性能优化：关系模式的设计应考虑数据的查询和操作效率，通过合理的索引和数据分区来提高数据库的性能。
五、关系模式的示例下面以学生信息管理系统为例，介绍一个简单的关系模式设计。
1. 学生表（Student）：- 学号（ID）：主键，唯一标识学生的学号。
- 姓名（Name）：学生的姓名。
- 年龄（Age）：学生的年龄。
- 班级（Class）：学生所在的班级。
第7章 关系数据库规范化理论
7.2.1 关系模式中的码
例：
关系模式S(Sno,Sdept,Sage)，单个属性Sno是码
SC（Sno，Cno，Grade）中，（Sno，Cno）是码 关系模式R（P，W，A）
P：演奏者
W：作品
A：听众
一个演奏者可以演奏多个作品 某一作品可被多个演奏者演奏 听众可以欣赏不同演奏者的不同作品 码为(P，W，A)，即All-Key
Sno→SName
Sno→Sdept
Sno→Sage
例：SC（Sno, Cno, Grade）
（Sno, Cno）→Grade
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7.1.2 一些术语和符号
平凡函数依赖与非平凡函数依赖
在关系模式R(U)中，对于U的子集X和Y，
如果X→Y，但Y X，则称X→Y是非平凡的函数依赖
若X→Y，但Y X,
则称X→Y是平凡的函数依赖
例：在关系SC(Sno, Cno, Grade)中，
非平凡函数依赖： (Sno, Cno) → Grade 平凡函数依赖： (Sno, Cno) → Sno
(Sno, Cno) → Cno
如不作特别说明，总是讨论非平凡函数依赖。
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7.1.2 一些术语和符号
若X→Y，则X称为这个函数依赖的决定属性
24
7.2.1 关系模式中的码
外部码:用于关系表之间建立关联的属性（组）。 关系模式 R 中属性或属性组X 并非 R的码，但 X
是另一个关系模式的码，则称 X 是R 的外部码，也 称外码。
如在SC（Sno，Cno，Grade）中，Sno不是码，
但Sno是关系模式S（Sno，Sdept，Sage）的码， 则Sno是关系模式SC的外部码
数据库设计中的关系模式优化研究
数据库设计中的关系模式优化研究现代社会信息化程度越来越高，数据量呈现爆炸式增长。
为了解决大规模数据管理的难题，数据库管理系统（DBMS）应运而生。
而在数据库设计中，关系模式的设计优化则是一个关键的环节。
一、什么是关系模式在关系型数据库中，关系模式是指一个表的定义，包括每个属性（字段）的数据类型以及表中数据的结构和约束条件。
简单来说，就是“表的模板”，规定了表中每个字段的数据类型、长度、主键、外键等信息。
例如，在某个学校信息管理系统中，有一个学生信息表。
该表的关系模式定义如下：Student（id, name, gender, birthday, phone, address, class_id）其中，id为主键，class_id是外键，指向班级表的主键。
由此可见，关系模式对于表的设计至关重要，它直接影响了数据的结构完整性和查询效率。
二、关系模式的优化在实际的数据库设计中，不同的关系模式会有不同的优化方法。
以下介绍几种常见的优化方法。
1. 减少冗余字段冗余字段指的是在表中存在的不必要重复的字段。
在关系模式的设计中，应该尽量避免冗余字段的存在，因为它们会占用存储空间，降低查询效率。
例如，在上述学生信息表中，如果除了class_id外还有一个class_name字段，那么class_name就是一个冗余字段，可以通过查询班级表的方式获得。
2. 合理使用索引索引是关系型数据库中提高查询速度的关键因素之一。
在关系模式设计中，应该考虑哪些列应该被作为索引列，以及哪些索引可以被合并等问题。
例如，在上述学生信息表中，如果要经常以班级为条件进行查询，那么可以为class_id列建立索引，从而提高查询速度。
但是，同时建立太多的索引也会降低插入和更新的速度。
3. 合理的数据类型和长度在关系模式设计中，应该选择最合适的数据类型和长度，以便在保证数据完整性的同时，节省存储空间和提高查询效率。
例如，在上述学生信息表中，几个常见的数据类型和长度选择如下：- id：int（8字节）- name：varchar（20字节，可变长度）- gender：char（1字节）- birthday：date（3字节）- phone：varchar（11字节，可变长度）- address：varchar（50字节，可变长度）- class_id：int（8字节）需根据实际需求和数据规模进行选择。
基于规范化理论的关系模式优化策略研究
一
、
引 言
建立 一个 良好 的关 系模 式对 于整 个关 系数 据 库 系 统是 至 关 重要 的 ， 因为 关 系 数据 库 系 统 的所 有 程 序
பைடு நூலகம்
和数据都 以关 系模 式 为基础 。关 系模 式是 在数 据 库 系 统设 计 的 初级 阶段 建 立 的 ， 系模 式 是 整个 数 据 库 关 管 理 系统 的核心 和基 础 ， 有 的程序 和数 据都 要 按 照关 系模 式 的要 求 来 进 行数 据 访 问 和数 据 处 理 。换 句 所
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｎ Ｏ ｐ ｉ ｉａ ｉ ｎ Ｓｔ ａ ｅ ｙ ｏ ｌ ｔｏ ａ ｓ ａ ｃ ｏ ｔｍ ｚ ｔｏ ｒ ｔ ｇ ｆＲｅａ ｉ ｎ ｌ Ｓｃ ｅ ａ Ｂａ ｅ ｎ Ｎｏ ｍ ａｉａ ｉ ｎ Ｔｈ ｏ ｙ ｈ ｍ ｓ ｄ ｏ ｒ ｌｚ ｔｏ ｅ ｒ
基 于 规 范化 理 论 的关 系模 式 优 化 策 略研 究
董 玉杰 刘海波
（ 河南 理 工大 学 ， 南 焦作 ：５０３ 河 ４ ４０ ） 摘 要 ： 系模 式优 化是 关 系数据 库 系统设 计 中的 一个 重点和 难 点 ， 关 优化 的最终 目的是 建立 一 个 良好 的 关 系 模 式 。本 文对规 范化 理论做 了系统 、 细的 分析和 研 究 ， 出了一种基 于规 范化 理论 的方便 可行 的 关 系模 详 提
方法 。
二 、 系模 式 的基 本 概 念 关
关 系模 式是对 关 系 的描 述 ， 它是 一个 五元 组 ： Ｕ， Ｄ Ｍ， ） 其 中 Ｒ是关 系 的名 字 ， Ｒ（ Ｄ， Ｏ Ｆ ， ｕ是 组 成该 关
系的属性名的集合 ， Ｏ Ｄ Ｍ是属性向域的映射 ， Ｆ为属性间数据依赖关系的集合 ， 中影响数据库逻辑模式 其
数据库设计中的关系模式和关系实例研究
数据库设计中的关系模式和关系实例研究在数据库设计中，关系模式和关系实例是研究的重点。
关系模式指的是数据库中一个表的结构定义，它确定了表中的列名、数据类型以及约束条件等信息。
关系实例则是指具体的数据在关系模式下的实例化，也就是一个关系模式中的表中的具体数据记录。
关系模式的设计是数据库设计的核心，其合理性直接影响着数据库的性能和数据的完整性。
下面将介绍几个关系模式设计的常见原则和方法。
1. 适当拆分表：在进行关系模式设计时，可以通过适当拆分表来提高数据库的性能和查询效率。
拆分表的原则包括：将不常用的列单独拆分成一个表、将一对多关系的列拆分成独立的表、将频繁修改的列拆分成一个表等。
通过合理的表拆分可以降低表的冗余和提高查询效率。
2. 定义适当的主键：主键是用来唯一标识表中每一条记录的列。
在设计关系模式时，需要为每个表定义适当的主键，以确保数据的唯一性和完整性。
主键的选择应遵循唯一性、简洁性和稳定性的原则。
3. 使用外键建立关联：外键是用来建立表与表之间的关系，通过外键可以实现数据的引用和参照完整性。
在设计关系模式时，需要使用外键来定义表与表之间的关系，确保数据的关联性和一致性。
4. 添加合适的索引：索引是用来加快数据查询速度的数据结构。
在设计关系模式时，需要根据查询的频率和需求，添加合适的索引。
索引的选择应遵循选择性高、覆盖度大和使用频率高的原则。
关系实例是关系模式在数据库中的具体化，它是描述现实世界的具体数据的实际表现。
关系实例的研究主要包括对关系实例的插入、查询、修改和删除等操作。
下面将介绍关系实例操作的一些要点和技巧。
1. 数据插入：关系实例的插入是将数据记录添加到关系模式中的过程。
在插入数据时，需要确保数据的完整性和一致性。
首先要根据关系模式定义的约束条件进行数据格式的检查，也可以利用数据校验规则对数据进行验证。
2. 数据查询：关系实例的查询是通过特定条件从关系模式中检索所需数据的过程。
在进行数据查询时，可以使用SQL 语句来实现。
关系数据理论的学习方法研究
关系数据理论是 “ 数 据库 原理 ” 课程 的教学重 点和教学难
Hale Waihona Puke 数据依赖公理系统是模式分解算法的理论基础 ， 其 中的
点， 由于其内容涉及的概念、 定义、 定理、 推理较 多， 学生在学习 Ａ ｒ ｍ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ｇ 公理系统是一个 学习重点。 学生学习这部分 内容 时，
该部分内容 时， 由于不能很好地把 握学习方法 ， 从而导致学习效 首先应熟练掌握Ａ ｒ ｍ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ｇ 公理系统 的六条推理规则 。 其次，
２ ． １规范化理论学习
＋ Ｉ 范式 的关系模式； 第二类称为模式分解算法 ， 其适用于特 所谓 规范化即是要逐步 消除数据库 模式 中不合适 的数据 第Ｎ 例如将模式分解为第三范式 依赖 ， 它表达了数据库模式 中各关系模式达 到某种 程度的分离 定范式级别特 定等价定义 的分解 ，
这 部分 内容属于 这种分离过程 ， 即规范化过程 是通 过模式分解来实现 的， 把 既有无损连接 性又保 持函数依赖 的分解算法 。 学生应该多做 多练 ， 在大量 的实战练 习 低 一级的关系模式分解为若干个高一级的关系模式 。 学习规 知识的综合运 用部分，
作 者简介： 吴璩莉 （ １ ９ ７ ８ 一 ） ， 女， 副教授， 博士， 主要从事计算
机教育等方面的研 究。
法， 不但使枯燥 的理 论学习更 加生动活泼 ， 锻炼 自己的编程能 力， 还能够加深对算法的理解和记忆 。
． ３模式分解学习 关系数据 理论 的主要学习内容包括 ： 规 范化 理论、 数据依 ２ 模式分解是提高关系模 式规范化程度 的主要途 径， 分解后 赖公理 系统和模式 分解。 规范化理论部分， 主要掌握依 赖关系
关系数据库的模式设计习题及答案
数据库原理之关系数据库的模式设计课后习题及答案名词解释(1)函数依赖：FD(function dependency)，设有关系模式R(U)，X，Y是U的子集，r是R 的任一具体关系，如果对r的任意两个元组t1,t2,由t1[X]=t2[X]导致t1[Y]=t2[Y], 则称X函数决定Y,或Y函数依赖于X，记为X→Y。
X→Y为模式R的一个函数依赖。
(2) 函数依赖的逻辑蕴涵：设F是关系模式R的一个函数依赖集，X，Y是R的属性子集，如果从F中的函数依赖能够推出X→Y，则称F逻辑蕴涵X→Y,记为F|=X→Y。
(3) 部分函数依赖：即局部依赖，对于一个函数依赖W→A，如果存在X W(X包含于W)有X→A成立，那么称W→A是局部依赖，否则称W→A为完全依赖。
(4)完全函数依赖：见上。
(5) 传递依赖：在关系模式中，如果Y→X，X→A，且X Y（X不决定Y），A X（A 不属于X）,那么称Y→A是传递依赖。
(6) 函数依赖集F的闭包F+: 被逻辑蕴涵的函数依赖的全体构成的集合，称为F的闭包(closure),记为F+。
(7) 1NF：第一范式。
如果关系模式R的所有属性的值域中每一个值都是不可再分解的值, 则称R是属于第一范式模式。
如果某个数据库模式都是第一范式的，则称该数据库存模式属于第一范式的数据库模式。
第一范式的模式要求属性值不可再分裂成更小部分，即属性项不能是属性组合和组属性组成。
(8) 2NF：第二范式。
如果关系模式R为第一范式，并且R中每一个非主属性完全函数依赖于R的某个候选键，则称是第二范式模式；如果某个数据库模式中每个关系模式都是第二范式的，则称该数据库模式属于第二范式的数据库模式。
(注：如果A是关系模式R的候选键的一个属性，则称A是R的主属性，否则称A是R的非主属性。
)(9)3NF：第三范式。
如果关系模式R是第二范式，且每个非主属性都不传递依赖于R的候选键，则称R是第三范式的模式。
如果某个数据库模式中的每个关系模式都是第三范式，则称为3NF的数据库模式。
关系数据理论
练习：给出一个具有传递函数依赖的关系模式例子
存在传递函数依赖的例子
示例
考虑为管理职工的工资信息而设计一个关系模式
职工 赵明 钱广 孙志 李开 周祥
级别 4 5 6 5 6
工资 500 600 700 600 700
函数依赖
候选码：设K为R< U , F >的属性(组)，若K f U，
消除非主属性对码的部分依赖 如S2NF，因为 （S#，C#）p SN （S#，C#）p SD
2NF
改造
非主属性有两种，一种完全依赖于码，一种部分依赖于码。 将S分解为： SC(S# , C# , G) S_SD(S# , SN , SD , DEAN)
练习
关系模式R（A，B，C，D），码为AB，给出它的一个函数 依赖集，使得R属于1NF而不属于2NF
第六章 关系数据理论
内容出处： 1.Abraham Silberschatz《数据库系统概念》第七 章
第六章 关系数据理论
教学目的
本章讨论如何进行关系数据库的逻辑设计。首先介绍函数依赖的概念，然 后利用函数依赖和其他类型的依赖定义范式，并给出利用Armstrong公理 系统确定范式级别的方法，最后介绍一些将关系模式分解为更高级范式的 模式分解算法。
问题：关系模式的形式描述？
关系模式的设计问题
关系模式的形式描述
关系模式由五部分组成，即关系模式是一个五元组： 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：属性到域的映射 F：属性间的数据依赖集合。它限定了组成关系的各个元组
3NF
不良特性
S_SD(S# , SN , SD , DEAN)
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元 组 语 义 ， 制 关 系 的 各 个 元 组 必 须 满 足 的 约 束 条 件 。现 在 人 们 已 经 提 出 了 许 多 种 类 型 的 数 据 依 赖 ， 中 限 其
最 重 要 的是 函数 依 赖 （ 称 Ｆ 和 多 值 依 赖 （简 称 ＭＶＤ） 简 Ｄ） ． 函数依 赖 普遍存 在 于现 实生 活 中。 比如 ， 个 学生 的关 系模式 ， 生 （ 号 ， 名 ， 在 系 ， 主任 名 ， 一 学 学 姓 所 系 课 程 名 ， 绩 ）， 图 １ １所 示 。 成 如 ． 学 号 ０ ０ １ ｏ １１ ０ ０ １ ｏ １１ 姓 名 曲波 曲波 所 在 系 计算 机 计算 机 系 主 任 名 周永 周永 课 程 名 数 据 库 Ｃ语言 成 绩 ９ ６ ９ ２
指 南和 工具 ， 在设计数据库 时， 必须结合应用环境和 实际情况合理 的选择数据库 的规 范模 式 ， 能做到 既消 除数据 才
冗余 和 操 作 异 常 ， 又减 少 额 外 开 销 。 关 键 词 ： 系数 据 库 ； 式 ； 范 化 ； 式 关 模 规 范
作者 简介 ： 王建行 （９ １ ， １８ 一） 男，陕西 富平人 ， 陕西理工学院信息管理 系教 师， 从事信 息管理研 究。 中图分类号 ：Ｖ １．３ 文献标识码 ： 文章编号 ：０６— １５ ２０ ）２—０６ ０ 收稿 日期 ：０ ６—１ —３ Ｔ ３１１ Ａ １０ ２ ６ （０ ７ ０ ０ ８— ２ ２０ １ ０
由 于 一 个 学 号 只 对 应 一 个 学 生 ， 个 学 生 只 在 一 个 系 。 因 而 当 “ 号 ” 确 定 之 后 ， 名 及 其 所 在 系 一 学 值 姓 也 就 被 唯 一 的 确 定 了 。属 性 间 的 这 种 依 赖 关 系 类 似 于 数 学 中 的 函 数 。 因 此 说 “ 号 ”函 数 决 定 学 生 “ 学 姓 名 ” “ 在 系 ”， 示 为 ： 号 一 姓 名 ， 号 一 所 在 系 。 和 所 表 学 学 现实世 界 的情况 是 ： 个 系 由若干 个学 生 ， 一 个学生 只属于 一个 系 ， 个 系有一 个 系 主任 ， 个 学生 一 但 一 一
依 赖 这 一 种 数 据 依 赖 ， 学 生 ” 系 模 式 有 以 上 的 属 性 与 函 数 依 赖 关 系 。 但 这 个 关 系 模 式 存 在 以下 问 题 ： “ 关
６８
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２ １数 据 冗 余 ． 例如 ， 个 系主任 的姓名 重复 出现 ， 复次 数 与该 系所有 学生 的所 有课 程 成绩 次数 相 同 。 每 重
２０ ０ ７年 ４月
关 系数 据 库 模 式 的 研 究
王建行 ， 李 婷
（ 陕西 理 工 学 院 信 息 管 理 系 ， 西 汉 中 ７ ３０ ） 陕 ２ ０ １
摘
要： 数据库模 式会直接 影响和决定数据 的完整性 、 确性和 一致 性。规 范化理论 为数据 库 的设 计提供 了理 论 准
可 以 修 读 多 门课 程 ， 门课 程 由若 干 学 生 修 读 ， 个 学 生 所 学 的 每 门课 程 都 有 一 个 成 绩 。 从 上 述 情 况 可 以 每 每 得 到 一 组 函 数 依 赖 Ｆ：Ｆ＝｛ 号一 所 在 系 ， 在 系一 系 主 任 名 ， 学 号 ， 程 名 ） 成 绩 ｝ 如 果 只 考 虑 函 数 学 所 （ 课 一 。
就 能过从 根 本上 解决 如数 据冗 余 、 新 异常 和插 人异 常 以及删 除异 常等 诸 多问题 。 更
２关 系模 式规 范化 的必 要性
关 系 是 一 张 二 维 表 ， 是 所 涉 及 属 性 笛 卡 尔 集 的 一 个 子 集 。 属 性 间 的 数 据 依 赖 关 系 就 是 描 述 关 系 的 它
１引言
在 当前数 据库 管理 系统 之 中 ， 用 的数据 模 型有 以下 几种 ： 次 模 型 、 常 层 网状 模 型 和 关 系 模 型 以 及 面 向 对 象 模 型 。其 中 ， 于 关 系 模 型 作 为 一 张 二 维 表 ， 人 们 的 日常 习 惯 接 近 而 被 广 泛 使 用 ： Ｆ ＸＢＡ Ｅ、 由 与 如 Ｏ Ｓ ＶＩＵＡＬ Ｆ Ｐ Ｓ ＯＸ ＲＯ 等 。 但 由 于 种 种 原 因 ， 些 数 据 库 设 计 人 员 从 一 开 始 就 没 有 进 行 规 范 化 的 数 据 库 设 计 ， 一 导 致 后 来 产 生 各 式 各 样 难 以 解 决 的 问 题 。倘 若 能 在 系 统 设 计 开 始 阶 段 就 进 行 规 范 化 的 数 据 库 模 式 设 计 ，
０ ０５ ｏ １８
０ ０６ ｏ １０ ００９ห้องสมุดไป่ตู้ ｏ １８ ００９ ｏ １８
张兴
关英 王 玉 王 玉
信 息 系
计算 机 自动 化 自动 化
王彦
周永 李 冰 李 冰
软件 工程
操 作 系统 自动 化 设 计 电路 原 理
９ ０
８ ９ ８ ５ ８ ２
图 １ １ 学 生 关 系 ．
２ ２更 新 异 常 ．
更 新 数 据 库 中 的 数 据 时 ， 统 要 付 出很 大 的 代 价 来 维 护 数 据 库 的 完 整 性 。 负 责 会 面 临 数 据 不 一 致 的 系
危险。
２ ３插 入 异 常 和 删 除 异 常 ．
一
个 关 系 模 式 之 所 以 会 产 生 上 述 问 题 ， 由存 在 于 模 式 中 的 一 些 数 据 依 赖 引 起 的 。 贵 发 话 理 论 正 是 是
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第２ ７卷
第 ２期
大庆 师范学院学报
Ｊ Ｕ Ｎ Ｌ Ｏ Ａ Ｉ Ｇ Ｎ Ｒ Ｌ Ｕ Ｉ Ｅ ＳＴ Ｏ Ｒ Ａ Ｆ Ｄ Ｑ Ｎ Ｏ ＭＡ Ｎ Ｖ Ｒ Ｉ Ｙ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ２ １２ ． Ａｐｒｌ ２ ０７ ｉ． ０