数据库系统管理课件(王岚主编)第十一章

其候选码为：(Sno，Cno)，也为主码。 则主属性为：Sno和Cno，Grade为非主属性。
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11.2.1 关系模式中的码
例11.4 R(P，W，A)
其中各属性含义分别为：演奏者，作品和演出地点。其语 义为：一个演奏者可演奏多个作品，某一作品可被多个演 奏者演奏；同一演出地点不同演奏者的不同作品。 其候选码为(P，W，A)，因为只有(演奏者，作品，演出 地点)三者才能确定一场音乐会。我们称全部属性均为主 码的表为全码表。
11.1 函数依赖
11.1.1 函数依赖的基本概念
11.1.2 一些术语和符号 11.1.3 为什么要讨论函数依赖
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11.1.1 函数依赖的基本概念
在关系数据库中，讨论函数或函数依赖注重的是语义上的
关系。x函数决定y，或y函数依赖于x可表示为： X→Y 根据以上讨论可以写出较直观的函数依赖定义，即如果有 一个关系模式R(A1，A2，…，An)，X和Y为{A1，
11.1.2 一些术语和符号
4)如果X→Y，，并且Y→X，则记为。
5)如果X→Y，，并且对于x的一个任意真子集X’都有，则 称Y完全函数依赖于X，记为。如果成立，则称Y部分函 数依赖于X，记为。 6)如果X→Y(非平凡函数依赖，并且)、Y→Z，则称Z传递 函数依赖于X。
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11.1.2 一些术语和符号
这些范式是递进的，即如果一个表是1NF的，它比不是1NF的要好； 同样，2NF的表要比1NF的表好，……。
使用这种方法的目的是从一个表或表的集合开始，逐步产生一个和初
始集合等价的表的集合(指提供同样的信息)。范式越高、规范化的程 度越高，关系模式就越好。
规范化的理论首先由E．F Codd于1971年提出，其目的是要设计“好
下。 假设有描述学生选课及住宿情况的关系模式：
S_L_C(Sno，Sdept，Sloc，Cno，Grade)
其中各属性分别为：学号、学生所在系、学生所住宿舍楼、课程号和 考试成绩。假设每个系的学生都住在一栋楼里，(Sno，Cno)为主码。 看一看这个关系模式存在什么问题?假设有如表11-1所示的数据。
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第十一章 关系数据库规范化理论
本章主要讨论关系数据库规范化理论，讨论一个好的关
系模式的标准，以及如何将不好的关系模式转换成好的关 系模式，并能保证所得到的关系模式仍能表达原来的语义。 数据库设计是数据库应用领域的主要研究课题。数据库设 计的任务是在给定的应用环境下，创建满足用户需求且性 能良好的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能 有效地存储和管理数据，满足某公司或部门各类用户业务 的需求。
的”关系数据库模式。关系规范化实际就是对有问题(操作异常)的关 系进行分解从而消除这些异常。
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11.2.2 范式
1．第一范式
每一个数据项都是不可再分的是第一范式的关系。 2．第二范式 如果R(U，F)∈1NF，并且R中的每个非主属性都完全函 数依赖于主码，则R(U，F)∈2NF。
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11.2.1 关系模式中的码
2．外码
用于在关系表之间建立关联的属性(组)称为为外码。 若R(U，F)的属性(组)X(X属于U)是另一个关系S的主码， 则称X为R的外码(X必须先定义为S的主码)。
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11.2 关系规范化
11.2.1 关系模式中的码
11.2.2 范式
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11.2.2 范式
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11.1.2 一些术语和符号
例11.2 假设有关系模式S(Sno，Sname，Dept，Dept_master)，其中各
属性分别为：学号、姓名、所在系和系主任(假设一个系只有一个主 任)，主码为Sno，则函数依赖关系有：
SnoSname 姓名完全函数依赖于学号
由于：SnoDept 所在系完全函数依赖于学号 DeptDept_master 系主任完全函数依赖于系
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第十一章 关系数据库规范化理论
数据库设计需要理论指导，关系数据库规范化理论就是
数据库设计的一个理论指南。规范化理论研究了关系模式 中各属性之间的依赖关系及其对关系模式性能的影响，探 讨“好”的关系模式应该具备的性质，以及达到“好”的 关系模式的方法。规范化理论为我们提供了判断关系模式 好坏的理论标准，帮助我们预测可能出现的问题，是数据 库设计人员的有力工具，同时也使数据库设计工作有了严 格的理论基础。
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11.1.3 为什么要讨论函数依赖
· 数据插入问题：如果某个学生还没有选课，但已经有了
Sdept乘lSloc信息，我们也不能将此学生的这些已知信息 插入到数据库中。因为Cno为空，而Cno为主属性，不能 为空， 因此也就丢掉了该学生的其它基本信息。 · 数据删除问题：如果一个学生只选了一门课，而后来又
A2，…，An)的子集，那么对于关系R中的任意一个x值，
都只有一个y值与之对应，则称X函数决定Y，或Y函数依 赖于X。
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11.1.1 函数依赖的基本概念
例如，对学生关系模式Student(Sno，Sname，Sdept，
Sage)，有以下依赖关系

Sno→Sname，Sno→Sdept，Sno→Sage
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11.2 关系规范化
11.2.1 关系模式中的码
11.2.2 范式
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11.2.1 关系模式中的码
设用U表示关系模式R的属性全集，即U={A1,A2…，An },用F表示关
系模式R上的函数依赖集，则关系模式R可表示为R(U，F)。 1．候选码
设K为R(U，F)中的属性或属性组，若KU，则K为R的候选码(K为决
80 85
90 84 78
11.1.3 为什么要讨论函数依赖
从这个表中可以看出如下问题：
· 数据冗余问题：在这个关系中，有关学生所在系和其所 对应的宿舍楼的信息有冗余，因为一个系有多少个学生， 这个系所对应的宿舍楼的信息就要重复存储多少遍。 · 数据更新问题：如果某一学生从计算机系转到了信息系， 那么不但要修改此学生的 Sdept列的值，而且还要修改 其Sloc列的值，从而使修改复杂化。
不选了，则应该删除此学生选此 门课程的记录。但由于
这个学生只选了一门课，那么删掉此学生的选课记录的同 时也删 掉了此学生的其它基本信息。
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11.1.3 为什么要讨论函数依赖
类似的问题我们统称为操作异常。为什么会出现以上的操作异常现
象呢?因为这个关系模式没有设计好，其原因在于它的某些属性之间 存在着“不良”的函数依赖。如何改造这个关系模式并克服以上种种

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11.1.3 为什么要讨论函数依赖
表11-1 S_L_C模式的数据示例
Sno Sdept Sloc Cno Grade
0812101 0812101
0821101 0821101 0821102
计算机 计算机
信息 信息 信息
2公寓 2公寓
1公寓 1公寓 1公寓
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DB OS
C DS OS
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11.1 函数依赖
数据的语义不仅表现为完整性约束，对关系模式的设计也
提出了一定的要求。针对一个问题，如何构造一个合适的 关系模式，应构造几个关系模式，每个关系模式由哪些属 性组成等，这都是数据库设计问题，确切地讲是关系数据 库的逻辑设计问题。
首先我们看一下，关系模式中各属性之间的联系。
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第十一章 关系数据库规范化理论
数据库设计需要理论指导，关系数据库规范化理论就是
数据库设计的一个理论指南。规范化理论研究了关系模式 中各属性之间的依赖关系及其对关系模式性能的影响，探 讨“好”的关系模式应该具备的性质，以及达到“好”的 关系模式的方法。规范化理论为我们提供了判断关系模式 好坏的理论标准，帮助我们预测可能出现的问题，是数据 库设计人员的有力工具，同时也使数据库设计工作有了严 格的理论基础。
设有关系模式R(A1，A2，·，An)，X和Y为(A1，A2，…， · · An)的子集，则有以下结论： 1)如果X→Y，但Y 不包含于X，则称X→Y是非平凡的函 数依赖。如不作特别说明，我们总是讨论非平凡函数依赖。 2)如果Y 函数不依赖于X，则记为。 3)如果X→Y，则称X称为决定因子。
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第十一章 关系数据库规范化理论
本章主要讨论关系数据库规范化理论，讨论一个好的关系
模式的标准，以及如何将不好的关系模式转换成好的关系 模式，并能保证所得到的关系模式仍能表达原来的语义。
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第十一章 关系数据库规范化理论
11.1 函数依赖
11.2 关系规范化 11.3 关系模式分解的准则
对学生选课关系模式SC(Sno，Cno，Grade)

有以下依赖关系： (Sno，Cno)→Grade
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11.1.1 函数依赖的基本概念
显然，函数依赖讨论的是属性之间的依赖关系，它是语义
范畴的概念，也就是说关系模式的属性之间是否存在函数 依赖只与语义有关。下面对函数依赖给出严格的形式化定 义。设有关系模式R(A1，A2，…，An)，，r是R的任一 具体关系，t1，t2是r中的任意两个元组。如果由
问题是我们所要解决的问题，也是我们讨论函数依赖的原因。
解决上述问题的方法就是进行模式分解，即把一个关系模式分解成两 个或多个关系模式，在分解的过程中消除那些“不良”的函数依赖，
从而获得好的关系模式。关于模式分解将在本章后边介绍。
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第十一章 关系数据库规范化理论
11.1 函数依赖
11.2 关系规范化 11.3 关系模式分解的准则
定R全部属性值的最小属性组)。 主码：关系R(U，F)中可能有多个候选码，则选其中一个作为主码。