第6章 数据库设计 数据库原理及应用 刘金岭
数据库课件 第六章 关系数据库设计理论优秀课件
6.3 规范化
• 范式是对关系数据库的规范化过程中为不同 程度的规范化要求设立的不同标准。
• 范式是符合某一种级别的关系模式的集合。
• 范式的种类： 第一范式(1NF) 第二范式(2NF) 第三范式(3NF) BC范式(BCNF) 第四范式(4NF) 第五范式(5NF)
6.1 问题的提出
存在的问题： ⒈ 数据冗余太大
– 浪费大量的存储空间 ⒉ 更新异常
– 更新代价大，可能导致数据不一致 ⒊ 插入异常
– 该插的数据插不进去 ⒋ 删除异常
– 不该删除的数据不得不删，造成某些数据丢失
6.1 问题的提出
结论： • WAE关系模式不是一个好的模式。 • “好”的模式：不会发生插入异常、删除异常、 更新异常，数据冗余应尽可能少。
例：在关系wae中有：
仓库号→所在区域，所在区域→区域主管 可得到传递函数依赖：仓库号 t 区域主管
6.2.2 码
定义6.5 设K为R<U,F>中的属性或属性组合。若 K F U，则K称为R的一个侯选码。 若关系模式R有多个候选码，则选定其中的一 个做为主码。 • 主属性：包含在任何一个候选码中的属性
注：对任一关系模式，平凡函数依赖必然存在，则一般讨论非平凡函 数依赖。
6.2.1 函数依赖
• 完全函数依赖与部分函数依赖 定义6.3 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 ｆ Y。
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 P Y。
注：当确定函数依赖关系时,可从属性间的联系入手
6.2.1 函数依赖
数据库原理与应用教程第四版 第六章答案
免责声明：私人学习之余整理，如有错漏，概不负责1.关系规范化中的操作异常有哪些？是由什么引起的？解决方法是什么？操作异常有数据冗余问题、数据更新问题、数据插入问题、数据删除问题。
其产生的原因是关系模式没有设计好，某些属性之间存在不良的函数依赖。
解决方法是进行模式分解，把一个不良的关系模式分解为两个或多个关系模式。
2.第一、二、三范式的定义分别是什么？第一范式：不包含重复组的关系，即不包含非原子项的属性。
第二范式：属于第一范式，且每个非主属性都完全函数依赖于主码。
第三范式：属于第二范式，且所有非主属性都不传递依赖于主码。
3.什么是部分函数依赖？什么是传递函数依赖？举例说明。
部分函数依赖：在关系模式R(U)中，如果X→Y，并且存在X的一个真子集X0，使得X0→Y，则称Y对X部分函数依赖。
传递函数依赖：在关系模式R(U)中，设X，Y，Z是U的不同的属性子集，如果X确定Y、Y确定Z，且有X不包含Y，Y不确定X，（X∪Y）∩Z=空集合，则称Z传递函数依赖于X。
4.第三范式的关系模式是否一定不包含部分函数依赖？不一定。
可列举以下关系模式：关系模式（A,B,C,D）中AB和BC为候选码，AC相互依赖，D完全依赖于AB或BC，则ABC为主属性。
令AB为主码，此关系模式中各属性不可再分，且非主属性D完全依赖于主码，并不传递依赖于主码，则其为第三范式，但主属性C部分依赖于主码AB。
实际例子：（学号，课程号，身份证号，成绩）候选码：（学号，课程号）和（课程号，身份证号）主码：（学号，课程号）主属性：学号，课程号，身份证号非主属性：成绩5.对于主码只有一个属性组成的关系模式，如果它是第一范式，则它是否也一定是第二范式？第一范式主码只有一个属性，则不存在部分依赖关系，即一定是第二范式。
6.学生修课（学号，姓名，所在系，性别，课程号，课程名，学分，成绩）关系模式…。
指出候选码，判断是第几范式，转为第三范式并指出主码与外码。
(完整版)《数据库原理及应用》课后习题参考答案解析
《数据库原理与应用》课后习题参考答案第一章作业参考答案1. 单选题 C C D B C2. 判断题对错错错对3填空题网状模型用户商业智能数据挖掘系统设计4简答题1）数据模型是指描述事物对象的数据组成、数据关系、数据约束的抽象结构及其说明。
数据模型是指描述事物对象的数据组成、数据关系、数据约束的抽象结构及其说明。
数据模型是指描述事物对象的数据组成、数据关系、数据约束的抽象结构及其说明。
3）数据约束：用于描述数据结构中数据之间的语义联系、数据之间的制约和依存关系，以及数据动态变化的规则。
主流数据库采用关系图模型。
数据库典型数据模型：层次数据模型网状数据模型关系数据模型其它数据模型（如对象数据模型、键值对数据模型、列式数据模型。
）2）数据库——是一种依照特定数据模型组织、存储和管理数据的文件，数据库文件一般存放在辅助存储器以便长久保存。
数据库具有如下特点：数据不重复存放；提供给多种应用程序访问；数据结构独立于使用它的应用程序；对数据增、删、改、检索由统一软件进行管理和控制。
3）数据库(Database)是一种依照特定模型组织、存储和管理数据的数据结构。
在数据库中，不仅存放了数据，而且还存放了数据与数据之间的关系。
数据库内部元素：用户表：用户在数据库中创建的数据库表；系统表：数据库中系统自带的数据库表；视图：数据库中用于对数据进行查询的虚拟表；索引：数据库中用于加快数据查询的索引项；约束：数据库中对数据、数据关系施加的规则；存储过程：数据库内部完成特定功能处理的程序；触发器：数据库内部因数据变化自动执行的一类存储过程等等4）数据库系统包括：用户、数据库应用程序、数据库管理系统和数据库四个组成要素。
5）数据库管理系统（Database Manage System，DBMS ）——是一种专门用来创建数据库、管理数据库、维护数据库，并提供对数据库访问的系统软件。
数据库管理系统（DBMS）主要功能：创建数据库和表; 创建支持结构,如索引等; 读取数据库数据 ; 修改数据库数据; 维护数据库结构; 执行规则; 并发控制; 提供安全性;执行备份和恢复等等第二章作业参考答案1 单选题 C B D A A2. 判断题对对错对错3填空题全外连接数据约束候选键用户定义完整性4简答题外码键1）在关系模型中，使用“关系”来存储“实体”中的数据。
〉数据库原理及应用教程简答题等答案第六章设计题和简答题答案
第六章三、设计题1．一个图书管理系统中有如下信息。
图书：书号、书名、数量、位置借书人：借书证号、姓名、单位出版社：出版社名、邮编、地址、电话、E-mail其中约定：任何人可以借多种书，任何一种书可以被多个人借，借书和还书时，要登记相应的借书日期和还书日期；一个出版社可以出版多种书籍，同一本书仅为一个出版社所出版，出版社名具有唯一性。
根据以上情况，完成如下设计。
（1）设计该系统的E-R图。
（2）将E-R图转换为关系模式。
（3）指出转换后的每个关系模式的主码。
关系模式及主码图书（书号，书名，数量，位置，出版社名）借书人（借书证号，姓名，单位）出版社（出版社名，邮编，地址，电话，E-mail）2．图6-26（a）、（b）和（c）给出某企业管理系统三个不同的局部E-R图，将其合成一个全局E-R图，并设置各个实体以及联系的属性（允许增加必要的属性，也可将实体的属性改为联系的属性）。
（a ） （b ） （c ） 图6-26 局部E-R 图各实体的属性如下。
部门：部门号、部门名、电话、地址职员：职员号、职员名、职务、年龄、性别设备：设备号、名称、规格、价格零件：零件号、名称、规格、价格3．经过需求分析可知，某医院病房计算机管理系统中需要管理以下信息。
科室：科室名、科室地址、科室电话、医生姓名病房：病房号、床位号、所属科室医生：工作证号、姓名、性别、出生日期、联系电话、职称、所属科室名病人：病历号、姓名、性别、出生日期、诊断记录、主管医生、病房号其中，一个科室有多个病房、多名医生，一个病房只属于一个科室，一个医生只属于一个科室，但可负责多个病人的诊治，一个病人的主管医生只有一个。
根据以上需求分析的情况，完成以下有关的设计。
（1）画出该计算机管理系统中有关信息的E-R 图。
（2）将该E-R 图转换为对应的关系模式。
（3）指出转换以后的各关系模式的范式等级和对应的候选码。
科室（科室名，科室地址，科室电话）病房（病房号，床位号，科室名）医生（工作证号，姓名，性别，出生日期，联系电话，职称，科室名）病人（病历号，姓名，性别，出生日期，诊断记录，主管医生，病房号）4. 排课是教学环节中的重要过程，该过程包括以下实体。
《数据库技术与应用》第6章习题答案
关系模式：
客户（驾照号，姓名，住址，电话）
车辆（车辆编号，车型，出厂年份）
事故（事故பைடு நூலகம்号，事故发生日期，发生地点，赔偿金）
存在的函数依赖： 客户（驾照号→姓名，驾照号→住址，驾照号→电话） 车辆（车辆编号→车型，车辆编号→出厂年份、车辆编号→驾照号） 事故（事故编号→事故发生日期，事故编号→发生地点，事故编号→赔偿金、事故编号→车辆编号） 4. 设关系模式R（A，B，C，D，E，F），函数依赖集F=｛A C，C A，B AC，D AC，BD A｝。 (1) 求出R的候选码。 (2) 求出F的最小函数依赖集。 解： (1)B、D。 (2) ①将F中每个函数依赖的右部均变成单属性。则， F={A C，C A，B A，B C，D A，D C，BD A｝； ②去掉F中各函数依赖左部多余的属性。 在BD A中，由于存在B A和D A因此，BD A为多余的函数依赖，可去掉。 ③去掉F中冗余的函数依赖。 由于B A可由B C和C A推出，因此，可去掉B A。 D A可由D C和C A推出，因此，可去掉D A。 因此，F m={A C，C A，B C，D C }。 5. 设X在关系模式R中成立。如果存在Z X使得Z Y成立，则称函数依赖X称为部分函数依赖，并称Y部分函数依赖于X；否则称 X为完全函数依赖，并称Y完全依赖于X。使用完全函数依赖概念给出2NF的等价定义。 解：
若R1NF，且R的所有函数依赖都满足完全函数依赖，则R2NF。 6. 证明： (1) 如果R的所有属性都是主属性，则R是3NF。 (2) 如果R的码包含R的所有属性（全码），则R是BCNF。
解：
(1) 证明：关系模式R中若不存在这样的候选码X，属性组Y及非主属性Z(Z Y)使得X Y，Y Z成立，则称R3NF。因为如果R的所 有属性都是主属性，即没有非主属性，则不存在非主属性对码的部分和传递函数依赖。因此如果R的所有属性都是主属性，则 R是3NF。 (2) 证明：BCNF要求关系范式满足1NF，且每一个函数依赖的决定因子都包含码。而全码的关系满足1NF，且只有一个决定 因子，即关系模式包含的所有属性。因此如果R 的码包含R的所有属性（全码），则R是BCNF。 7. 在关系模式设计中，有没有理由设计一个属于2NF，但不属于更高范式的关系模式？解释你的答案。
第6章数据库设计
上述数据库设计的原则和设计过程概括起来，可用下表进行描述
设计阶段 数据
需求分析 概念结构 设计 逻辑结构 设计 物理设计 实施阶段 运行维护
设计描述 处理
数据字典、全系统中数据项、 数据流图和判定表(判定树)、数据字典中 数据流、数据存储描述 处理过程的描述 概念模型(E-R)、图数据字典 某种数据模型：关系或非关 系模型 存储安排、方法选择、存取 路径建立 编写模式、装入数据、数据 库试运行 性能监测、转储/恢复、数据 库重组和重构 系统说明书包括：①新系统要求、方案和 概图；②反映新系统信息流的数据流图 系统结构图(模块结构) 模块设计、IPO表 程序编码、编译连接、测试 新旧系统转换、运行、维护(修正性、适 应性、改善性维护)
6.1.2 数据库设计的内容
数据库的结构设计：是指根据给定的应用环境，进行数据库的模式或外 模式的设计。它包括数据库的概念设计、逻辑设计和物理设计。数据库是 结构化的、各应用程序共享的数据集合，它的结构是静态从、稳定的，形 成后在通常情况下是不该变的，所以结构设计又称为静态模型设计。 数据库的结构特性设计过程：先将现实世界中的事物、事物间的联系用E-R 图表示，再将各个分E-R图汇总，得出数据库的概念模型，最后将概念结构 模型转化为数据库的逻辑结构模型表示。
数据库的物理模式设计：根据库结构的动态特性(即数据库应用处理要求)， 在选定的DBMS环境下，把数据库的逻辑结构模型加以物理实现，从而得出 数据库的存储模式和存取方法。
数据库设计应注意的问题 ① 进行数据库系统设计时应考虑到计算机硬件、软件的实际情况 数据库系统的硬件条件 数据库系统必须适应所在的计算机硬件环境，根据其数据存储设 备、网络和通信设备、计算机性能等硬件条件设计数据库的规模、数 据存储方式、分布结构以及数据通信方式。 DBMS和主语言系统的特点 在数据库设计前，应当选择合适的DBMS和主语言系统，使之适 合数据库系统的要求。应当了解选定的DBMS和主语言系统的特点， 利用其数据操作和数据控制的优势，适应其特殊要求和限制，并使两 者能较好地配合。
《数据库原理及应用》课件
数据库的种类与结构
关系型数据库
采用表格形式存储数据，支 持数据的增删改查操作，如 MySQL、Oracle等。
非关系型数据库
不依赖于固定的数据结构， 如MongoDB、Redis等。
数据库结构
包括表、记录、字段等基本 组成，以及主键、外键等关 联关系。
数据库管理系统简介
数据库管理系统（DBMS）
关系操作
对关系执行的操作，包括选择、投影、连接、聚 合等。
ABCD
关系完整性约束
确保关系中数据的准确性和一致性。包括实体完 整性、参照完整性和用户定义完整性。
关系代数
一种用于描述关系操作的数学语言，包括并、差 、笛卡尔积等基本操作。
数据库语言与SQL
SQL语言
用于管理关系数据库的标准编程语言。包括数据查询语言 （DQL）、数据定义语言（DDL）和数据控制语言（DCL ）。
《数据库原理及应用》PPT课件
• 数据库概述 • 数据库原理 • 数据库应用 • 数据库新技术与发展趋势 • 实践与应用案例
01
数据库概述
数据库的定义与作用
数据库定义
数据库是一个长期存储在计算机内的 、有组织的数据集合，它能够满足各 种用户对数据共享的需求。
数据库的作用
数据库用于存储、检索、更新和管理 大量数据，支持企业或组织的运营和 决策。
详细描述
介绍一个实际的数据库安全防护案例，包 括权限管理、数据加密、备份恢复等策略 ，以及如何防范SQL注入、跨站脚本攻击 等安全威胁。
THANK YOU
SQL查询优化案例
总结词
通过实际案例展示SQL查询优化的方法和技巧。
详细描述
介绍一个实际的SQL查询优化案例，包括查询优化前的性能瓶颈、使用EXPLAIN分析 查询执行计划、优化SQL语句的技巧等，以及优化后的性能提升情况。
数据库第六章
数据库第六章
表6-1 关系数据库系统中的存取权限
数据对象
模式 模
标识和鉴定一个用户最常用的方法是用一个用户名或 者用户标识号来标明用户身份，系统鉴别此用户是否 是合法用户。若是，则可进入下步的核实；若不是， 则不能进入系统。
数据库第六章
2．存取控制
在数据库中，为了保证用户只能访问他有权存取的数 据，必须预先对每个用户定义存取权限。对于通过鉴 定进入系统的用户（即合法用户），系统根据他的存 取权限定义对他的各种操作请求进行控制，确保他只 执行合法操作。
外模式 式
内模式
数表 据 属性列
操作类型 建立、修改、检索 建立、修改、检索 建立、修改、检索 查找、插入、修改、删除 查找、插入、修改、删除
用户名 刘勇 张伟 张伟 张伟 丁钰 丁钰 ……
表6-2 一个授权表的实例
数据对象名
允许的操作类型
关系Book
Select
关系Book
All
关系Reader
数据库第六章
返回本节为三类： 1．数据库系统管理员 2．数据库对象拥有者 3．普通用户
数据库第六章
返回本节
6.2 SQL Server数据库的安全性
数据库的安全是数据库技术的重要组成部分， Microsoft公司推出的SQL Server 2000企业版运 行 在 Windows 2000 Server 或 Windows 2000 Advanced Sever 操 作 系 统 上 ， 也 可 以 运 行 在 Windows NT操作系统上，这些操作系统都提 供 了 比 较 完 善 的 安 全 管 理 措 施 ， 而 同 时 SQL Server 2000也可以使用自己的安全管理技术。
数据库原理与应用(SQL Server ) 第6章 创建数据库和创建表
数据库原理与应用（SQL Server）
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6.2.2 修改数据库
在数据库创建后，用户可以根据需要对数据库进行以下修改： ● 增加或删除数据文件，改变数据文件的大小和增长方式。 ●增加或删除日志文件，改变日志文件的大小和增长方式。 ● 增加或删除文件组。 【例6.2】在test数据库(已创建)中增加数据文件testbk.ndf和日志 文件testbk_log.ldf。 （1）启动SQL Server Management Studio，在左边“对象资源管 理器”窗口中展开“数据库”节点，选中数据库“test”，单击鼠标右 键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令。
server.database.scheme.object
例如，DELL-PC.stsc.dbo.student即为一个完全限定名。
数据库原理与应用（SQL Server）
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6.1.1 逻辑数据库
（2）部分限定名
使用完全限定名往往很繁琐且没有必要，经常省略其中的某些部
分。在对象全名的4个部分中，前3个部分均可被省略，当省略中间的部
创建多个，也可以没有，辅助数据文件的默认扩展名为.ndf。 （3）日志文件(Transaction Log) 日志文件用于保存恢复数据库所需的事务日志信息。每个数据库
至少有一个日志文件，也可以有多个，日志文件的扩展名为.ldf。
数据库原理与应用（SQL Server）
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6.1.2 物理数据库
3. 数据库文件组 在数据库中，为了管理和分配数据将多个文件组织在一起，组成 文 件 组 ， 对 它 们 进 行 整 体 管 理 ， 以 提 高 表 中 数 据 的 查 询 效 率 ， SQL Server提供了两类文件组：主文件组和用户定义文件组。 （1）主文件组。 包含主要数据文件和任何没有指派给其它文件组的文件，数据库 的系统表均分配在主文件组中。 （2）用户定义文件组。 包含所有使用 “CREATE DATABASE”或“ALTER DATABASE” 语句并用 “FILEGROUP”关键字指定的文件组。
数据库系统与应用教程(刘金岭)实验五参考答案
实验四简单查询和连接查询2. 简单查询实验用Transact-SQL语句表示下列操作，在“学生选课“数据库中实现其数据查询操作：(1) 查询数学系学生的学号和姓名。
select sno,snamefrom Swhere Sdept='MA'(2) 查询选修了课程的学生学号。
select distinct(sno)from sc;(3) 查询选修课程号为‘C2’的学生学号和成绩，并要求对查询结果按成绩降序排列，如果成绩相同则按学号升序排列。
select distinct(sno),gradefrom scwhere cno='C2'order by grade desc,sno asc;(4) 查询选修课程号为‘C2’的成绩在80-90 分之间的学生学号和成绩，并将成绩乘以系数0.8 输出。
select distinct(sno),grade*0.8 as'sore'from scwhere cno='C2'and grade between 80 and 90;(5) 查询数学系（MA）或计算机科学系（CS）姓张的学生的信息。
select*from Swhere dept in('MA','CS')and sname like'张%';(6) 查询缺少了成绩的学生的学号和课程号。
select sno,cnofrom scwhere grade is null;3. 连接查询实验用Transact-SQL语句表示，并在“学生选课”数据库中实现下列数据连接查询操作：(1) 查询每个学生的情况以及他（她）所选修的课程。
select S.*,amefrom S JION sc ON s.sno=sc.sno JION c ON o=o(2) 查询学生的学号、姓名、选修的课程名及成绩。
select s.sno,sname,cname,gradefrom S JION sc ON s.sno=sc.sno JION c ON o=o(3) 查询选修‘离散数学’课程且成绩为90 分以上的学生学号、姓名及成绩。