简述关系模式规范化过程
第六章 关系模式规范化理论
第6章关系模式的规范化理论关系数据库的规范化设计是指面对一个现实问题，如何选择一个比较好的关系模式集合。
规范化设计理论对关系数据库结构的设计起着重要的作用。
关系模型有严格的数学理论基础，因此人们就以关系模型为作为讨论对象，形成了数据库逻辑设计的一个有力工具――关系数据库的规范化理论。
本章内容（1）关系模式的冗余和异常问题。
（2）FD的定义、逻辑蕴涵、闭包、推理规则、与关键码的联系；平凡的FD；属性集的闭包；推理规则的正确性和完备性；FD集的等价；最小依赖集。
（3）无损分解的定义、性质、测试；保持依赖集的分解。
（4）关系模式的范式：1NF，2NF，3NF，BCNF。
分解成2NF、3NF模式集的算法。
（5）MVD、4NF、5NF的定义。
一，关系模式设计中的问题1.什么是好的数据库构建好的，合适的数据库模式，是数据库设计的基本问题a) 体现客观世界的信息b) 无过度的冗余c) 无插入异常d) 无删除异常e) 无更新复杂如书上的S_C_G关系。
假设需要设计一个学生学习情况数据库StuDB。
下面我们以模式S_C_G（Sno，Sname，Dname，Age，Cno，Cname，Score，Pre_cno）为例来说明该模式存在的问题。
下表是其一个实例。
3冗余度大：每选一门课，他本人信息和有关课程信息都要重复一次。
4插入异常：插入一门课，若没学生选修，则不能把该课程插入表中。
5删除异常：如S11号学生的删除，有一门只有他选，会造成课程的丢失。
6更新复杂：更新一个人的信息，则要同时更新很多条记录。
还有更新选修课时也存在这样的情况。
2.异常的原因：数据信赖的约束3.解决方法：数据库设计的规范化：分解，每个相对的独立，依赖关系比较单纯，如分解为3NF 我们采用分解的方法，将上述S_C_G分解成以下三个模式：S（Sno，Sname，age，Dname）C（Cno，Cname，Pre_cno）S_C（Sno，Cno，Score）4.规范化设计理论包括三个内容：i> 数据信赖---- 核心，研究数据之间的联系ii> 范式---- 关系模式的标准iii> 模式设计方法---- 自动化设计的基础二，函数依赖（Functional Dependency，FD）1. 函数依赖的定义：（还有非函数的依赖？，什么是函数？给出一个值能唯一确定另外一个值？映射：一对一，多对一，一对多?）定义：函数依赖是指一个或一组属性可以（唯一）决定其它属性的值。
简述关系模式规范化
简述关系模式规范化
关系模式规范化是一种技术，是按照一定的规则将关系模式进行重新组织和整理的过程。
其宗旨在于提高系统的完整性和弹性，将数据结构按照一定的高低规则排列，使其冗余度降至最低。
关系数据模式(Relational Data Model)是一种结构化的数据模式，在逻辑数
据库系统中被用作描述数据库的数据结构(RDM亦被称为 E-R模型)。
关系模式是一种关系数据模式，可以将关系型数据库中彼此有一定联系的实体之间构建出一个逻辑关系，其中存储在数据库中的信息元素彼此联系起来，形成一条完整的记录。
它可以表示多个实体之间的一个强耦合的逻辑关系，其中的实体之间的数据结构是精确和完整的，可以很容易的进行提取和检索。
关系模式规范化有三个主要阶段：第一阶段是简单规范化(简单的冗余度消除);第二阶段是必要的规范化;第三阶段是高级规范化。
简单规范化阶段是关系模式规范化的最初阶段，主要是针对关系模式中冗余性和破坏单一原则(第一范式)引起的错误进行发现和消除，所以这一阶段的操作就是将冗余性数据移入另外的表格中。
必要的规范化阶段是对关系模式规范化的关键阶段，在该阶段，根据一定的规则移除掉第一范式中不充分函数依赖(也称为不完全函数依赖)，通过这种方式可以完全实现第二范式，也就是把所有非主属性完全依赖于主属性。
高级规范化阶段涉及重新把已经规范化的模式进步进一步抽象化，使之达到第三范式甚至第四范式水平，也就是非主属性完全的依赖于主属性，同时剔除掉冗余数据。
关系模式规范化是将关系模式按照一定的规则组织和整理的过程，有利于提升模式的完整性和弹性，降低其冗余度，它主要包括简单规范化、必要规范化和高级规范化三个阶段，是一种十分重要的数据库。
第四章 关系的规范化
上面的规范化步骤可以在其中任何一步终止
4.5 规范化步骤 1NF2NF3NF…
①、把直接对码函数依赖的非主属性与决定它们的 码放在一个关系模式中。 ②、把造成传递函数依赖的决定因素连同被它们决 定的属性放在一个关系模式中。 ③、检查分解后的新模式，如果不是3NF，则继续 按照前面的方法进行分解，直至达到要求。 对于关系模式SD来说，系别直接依赖于主属性 学号，可将学号和系别放在一个关系模式中;系别 决定住址，系别是造成传递函数依赖的决定因素， 则将系别和住址放在另一个关系模式中;得到的分 解结果如下所示。 学生关系模式：S(学号，系别)。 系关系模式：D(系别，住址)。 关系S与D见表4-5和表4-6
对于关系模式SCD来说，成绩属性完全函数依赖
主属性学号和课程名，可将它们放在一个关系模 式中;属性住址和系别只依赖学号，可将它们放在 另一个关系模式中;则得到的分解结果如下所示。 学生和系关系模式：SD(学号，系别，住址)。 选课关系模式：SC(学号，课程名，成绩)。 关系SC与SD见表4-3和表4-4
消除不合适的数据依赖
的各关系模式达到某种程度的“分离”
采用“一事一地”的模式设计原则
让一个关系描述一个概念、一个实体或者实体 间的一种联系。若多于一个概念就把它“分离” 出去 所谓规范化实质上是概念的单一化
不能说规范化程度越高的关系模式就越好 在设计数据库模式结构时，必须对现实世界的实
这两个关系模式都不存在部分函数依赖，它 们都是第二范式。虽然消除了数据的插入异常， 但仍然存在其他存储问题，从关系模式SD包含了 学生和系两方面的信息来看，该模式仍然存在问 题，有待进一步分解，这就需要更高级别的范式。
4.3 第3范式（3NF）
关系模型规范化
规范化的必要性
❖ 关系模式的简化定义 ❖ 数据依赖 ❖ 数据依赖对关系模式影响
关系模式的简化定义
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： 属性向域的映象集合 F： 属性间数据的依赖关系集合
第三范式 （3NF）
➢ 采用投影分解法将一个2NF的关系分解为多个3NF的 关系，可以在一定程度上解决原2NF关系中存在的插入异 常、删除异常、数据冗余度大、修改复杂等问题。
➢ 将一个2NF关系分解为多个3NF的关系后，仍然不能 完全消除关系模式中的各种异常情况和数据冗余。
关系模式的规范化
1. 规范化的必要性 2. 规范化 3. 小结
数据依赖对关系模式的影响
把这个单一模式分成3个关系模式： S（Sno，Sdept，Sno → Sdept） SC（Sno，Cno，Grade，（Sno，Cno） → Grade） DEPT（Sdept，Mname，Sdept→ Mname）
关系模式的规范化
1. 规范化的必要性 2. 规范化 3. 小结
➢ 分解后的关系模式S-D与D-L中不再存在传递依赖
第三范式（3NF）
S-D的码为Sno， D-L的码为Sdept
S-D
D-L
Sno
Sdept
Sdept
Sloc
S-L(Sno , Sdept , Sloc) ∈ 2NF
S-L(Sno , Sdept , Sloc) ∈ 3NF S-D(Sno ，Sdept) ∈ 3NF D-L(Sdept ， Sloc)∈ 3NF
关系模式的简化表示
➢ 关系模式R（U, D, DOM, F）
第1章(下)关系模式的规范化
1 NF 消除非主属性对码的部分函数依赖 2 NF 消除非主属性对码的传递传递依赖 3 NF 消除决定因素不含码 BCNF 消除多值依赖
化 步二 骤、 关 系 模 式 的 规 范
2.4 关系模式的规范化
4NF
范 式 的 类 型
2.0 范式和关系的
（一）第一范式（1NT） 1. 定义：如果一个关系模式R的所有属性都是不可再分的基本 数据项，则R∈1NF。 例如：
2.3 第三范式
学生A(学号，姓名，系号，系主任)
t 2NF中消除传递 依赖就属于3NF
学生(学号，姓名，系号)
系(系号,系主任)
3NF中既无部分依赖,又无传递依赖
选课(学号，课号，成绩) 学生(学号，姓名，系号) 系 (系号，系主任) 学号 成绩 课号
姓名 学号 系号 系号 学号
姓名 系号 系主任
2.1 第一范式
学生(学号，课号，姓名，系号，系主任，成绩）
姓名
学号
成绩
课号
系号
系主任
（二）第二范式（2NT） 1. 定义：如果R∈1NF,在R中消除了部分依赖，则
R∈2NF。例如：
2. 将1NF升级为2NF 将1NF中的部分函数依赖消除后，就属于2NF是，例如： 学生（学号，姓名，系号，系主任） 选课（学号，课号，成绩）
1.关系模式中的数据依赖（f, p,t ) 2.范式（1NF，2NF，3NF）
3.关系模式的规范化（3NF）
数据库设计的任务
1 .结构设计：设计出合理规范的数据库(冗
余小，数据共享，数据独立，完整性规则，
规范到3NF、BCNF、4NF） 2. 行为设计：设计出操作 灵活方便，功能强，数据安 全的用户界面（程序）
第5章关系模式的规范化设计
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关系模型原理的核心内容就是规范化概 念，规范化是把数据库组织成在保持存储数 据完整性的同时最小化冗余数据的结构的过 程。规范化的数据库必须符合关系模型的范 式规则。范式可以防止在使用数据库时出现 不一致的数据，并防止数据丢失。关系模型 的范式有第一范式、第二范式、第三范式和 范式等多种。
关系模式的规范化过程是通过对关系模式的 分解来实现的。把低一级的关系模式分解为 若干个高一级的关系模式。这种分解不是唯 一的。
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规范化程度过低的关系不一定能够很好地描述现 实世界，可能会存在插入异常、删除异常、修改复杂、 数据冗余等问题。一个低一级范式的关系模式，通过 模式分解（投影）方法可以转换为若干个高一级范式 的关系模式集合，这种过程就叫关系模式的规范化。
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其中：
（1）R是关系名；
（2）U是一组属性，即组成R的全部属性的集合；
（3）D为域的集合，即属性取值范围的集合；
（4）dom为U与D之间的映象；
（5）F是属性组U上的一组函数依赖。由于域的定义 对关系模式设计关系不大，（3）和（4）往往可以 忽略。
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这章将从数据库逻辑设计中如何构造一个好的数据库模式这一问题出发阐明了关系规范化理论研究的实际背景介绍关系内部属性与属性之间的一种约束关系即函数依赖的各种形式
第5章 关系模式的规范化设计
主要内容:本章讨论关系模式的规范化设计。这章将 从数据库逻辑设计中如何构造一个好的数据库模式这 一问题出发，阐明了关系规范化理论研究的实际背景， 介绍关系内部属性与属性之间的一种约束关系即函数 依赖的各种形式。介绍规范化理论，讨论各种范式及 可能存在的插入、删除等问题，并直观地描述解决办 法。
关系规范化步骤
成绩 英语 89 80 76 电工 87 90 77 物理 67 75 80
学号 99001 99002 99003
姓名 张三 李四 王五
关系规范化步骤演示(续 关系规范化步骤演示 续)
关系规范化步骤演示(续 关系规范化步骤演示 续)
(3)第三范式 如果关系模式R∈2NF,且每个非主属性都不传递依赖于R的每 个关系键,则R属于第三范式(Third Normal Form).
学号 99001 99002 99003 99004
姓名 李薇 肖文文 宋华 王枫
院系 计算机 计算机 计算机 数学
院系 计算机 数学
�
成绩 英语 89 80 76 英语 89 80 76 电工 87 90 77 电工 87 90 77 物理 67 75 80 物理 67 75 80
学号 99001 99002 99003 学号 99001 99002 99003
姓名 张三 李四 王五 姓名 张三 李四 王五
关系规范化步骤演示(续 关系规范化步骤演示 续)
分数 86 78 98 67
关系规范化步骤演示(续 关系规范化步骤演示 续)
学号 99001 99001 99001 99002 学号 99001 99002 姓名 李薇 王枫 姓名 李薇 李薇 李薇 王枫 院系 计算机 数学 院系 计算机 计算机 计算机 数学 学号 99001 99001 99001 99002 课程编号 C01001 C01002 G02003 S05002 课程编号 C01001 C01002 G02003 S05002 分数 86 78 98 67 分数 86 78 98 67
关系规范化
关系规范化规范化理论是数据库逻辑设计的指南和工具，具体步骤如下：（1）考察关系模型的函数依赖关系，确定范式等级。
逐一分析各关系模式，考察是否存在部分函数依赖、传递函数依赖等，确定它们分别属于第几范式。
（2）对关系模式进行合并或分解。
根据应用要求，考察这些关系模式是否合乎要求，从而确定是否要对这些模式进行合并或分解，例如，对于具有相同主码的关系模式一般可以合并；对于非BCNF的关系模式，要考察“异常弊病”是否在实际应用中产生影响，对于那些只是查询，不执行更新操作，则不必对模式进行规范化（分解），实际应用中并不是规范化程度越高越好，有时分解带来的消除更新异常的好处与经常查询需要频繁进行自然连接所带来的效率低相比会得不偿失。
对于那些需要分解的关系模式，可以用规范化方法和理论进行模式分解。
最后，对产生的各关系模式进行评价、调整，确定出较合适的一组关系模式。
关系规范化理论提供了判断关系逻辑模式优劣的理论标准，帮助预测模式可能出现的问题，是产生各种模式的算法工具，因此是设计人员的有力工具。
扩展阅读：∙1《数据库设计解决方案》1.3 关系规范化 2007-04-07 13:31 史创明、王俊伟清华大学出版社我要评论(0)∙摘要：在数据库中，数据之间存在着密切的联系。
关系数据库由相互联系的一组关系所组成，每个关系包括关系模式和关系值两个方面。
关系模式是对关系的抽象定义，给出关系的具体结构；关系的值是关系的具体内容，反映关系在某一时刻的状态。
∙标签：SQL SQL2000微软数据库∙在数据库中，数据之间存在着密切的联系。
关系数据库由相互联系的一组关系所组成，每个关系包括关系模式和关系值两个方面。
关系模式是对关系的抽象定义，给出关系的具体结构；关系的值是关系的具体内容，反映关系在某一时刻的状态。
一个关系包含许多元组，每个元组都是符合关系模式结构的一个具体值，并且都分属于相应的属性。
在关系数据库中的每个关系都需要进行规范化，使之达到一定的规范化程度，从而提高数据的结构化、共享性、一5.1 数据库表的创建、修改和删除2007-04-07 13:53 史创明、王俊伟清华大学出版社我要评论(0)字号：T | T综合评级：想读(6)在读(0)已读(2)品书斋鉴(0)已有8人发表书评一个数据库中包含一个或多个的表。
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简述关系模式规范化过程
关系模式规范化是一种将关系模式转换为更高级别的模式的过程，以提高数据库的性能和可维护性。
它的目的是减少冗余，消除潜在的更新异常，并使数据库更容易维护。
关系模式规范化的过程包括：
1.确定属性依赖：首先，需要确定属性之间的依赖关系，以便确定哪些属性可以被删除，以及哪些属性可以被拆分。
2.确定函数依赖：函数依赖是指一个属性或一组属性可以用来确定另一个属性的值。
3.确定范式：范式是指一种模式，它可以用来描述一个关系模式的结构。
4.确定正则化：正则化是指将关系模式转换为更高级别的模式，以减少冗余和消除潜在的更新异常。
5.确定拆分：拆分是指将一个关系模式拆分成多个模式，以减少冗余和消除潜在的更新异常。
6.确定合并：合并是指将多个关系模式合并成一个模式，以减少冗余和消除潜在的更新异常。
7.确定索引：索引是指在数据库中创建一个索引，以提高查询性能。
关系模式规范化的过程可以提高数据库的性能和可维护性，并使数据库更容易维护。
它可以帮助减少冗余，消除潜在的更新异常，并使数据库更容易维护。
因此，关系模式规范化是一个重要的数据库设计过程，可以提高数据库的性能和可维护性。