4.1关系规范化的引入（课件）-《数据库应用技术-SQL Server》同步教学（人民邮电版）

关系数据库规范化理论 第4章 目录 01 关系规范化 的引入 02 函数依赖 03 函数依赖的 公理系统 04 关系模式的 规范化 05 多值依赖 与4NF 06 关系模式分解 及规范化步骤 本章主要内容 通过第2、3章的学习，学生可以完成数据库关系模型的设计及实现。每种关系模型对应一种关系模式，关系模式的好坏直接决定数据的完整性、准确性、一致性和操作性。然而，是不是所有满足关系模型的关系模式设计都是“最好”的设计？不同的关系模式设计会出现什么样的问题？有没有什么理论标准来评价或者优化该关系模式，使其成为“更好”的关系模式设计？ 本章重点内容是学习如何针对具体的应用项目，从概念模型设计出发，通过不断优化，实现一个“较好”的数据库关系模式设计。其内容包括关系模式设计存在的常见问题，关系模式中属性间依赖关系及函数依赖的公理系统理论，最小函数依赖集及其求解算法，范式及其转换步骤和多属性之间的依赖关系。 关系规范化的引入 第4章 01 4.1.1 规范化问题的提出 1.不合理的关系模式存在的异常问题 数据库系统设计的关键是关系模式设计，关系模式设计的好坏会直接影响数据库的性能，不好的关系模式设计可能会导致系统库信息庞大，出现数据删除、更新及插入异常问题。 下面结合前面介绍的“教学管理系统”，设计一个教学管理的关系模式，并判断其关系模式设计的好坏，分析该关系模式存在什么样的问题。 4.1.1 规范化问题的提出 【例4.1】假设有一个关于教学管理的关系模式TC(U)，属性集U包括SNo、SN、Sex、DN、CN、TN、Score。其中，SNo为学生学号，SN为学生姓名，Sex为学生性别，DN为学生所在院系名，CN为学生所选的课程名称，TN为任课教师姓名，Score为学生选修课程的成绩。根据常规语义，分析TC关系模式的主键，并分析如果给TC关系模式添加具体数据，是否存在问题。如果存在问题，存在什么样的问题? 解：根据语义分析，教学管理关系的关系模式TC为： TC(SNo,SN,Sex,DN,CN,TN,Score) 经分析，只有SNo、CN可以唯一地决定其他属性，即该关系模式的主键为(SNo,CN)。 4.1.1 规范化问题的提出 下面为该关系模式TC添加部分具体数据如表4.1所示。 表4.1 TC表的部分数据 元组 三个元组 数据冗余 插入异常 删除异常 更新异常 根本原因：属性间存在着数据依赖关系 4.1.1 规范化问题的提出 2.一个好的关系模式应该具备以下四个条件： （1）尽可能少的数据冗余 （2）没有插入异常 （3）没有删除异常 （4）没有更新异常 4.1.2 问题解决的方法 数据依赖（Data Independence）：同一个关系模式中各个属性之间存在某种依赖关系。 由于关系模式中各个属性间的数据依赖处理不合理，就会产生大量的数据冗余。为了降低数据冗余，解决数据间的依赖关系，常常通过对关系模式进行分解的方式改善关系模式设计，降低数据冗余。 如在例4.1中，教学关系模式TC可以分解为三个关系模式： 学生基本信息S(SNo,SN,Sex,DN) 课程信息C(CNo,CN,TN) 学生成绩信息SC(SNo,CNo,Score) 4.1.2 问题解决的方法 模式分解 4.1.3 关系模式规范化的概念 在一个关系模式中，属性间的关系表现为一个属性子集对另一个属性子集的“依赖”关系，其中依赖关系可以分为“一对一”“一对多”和“多对一”的依赖关系。 “一对一”的依赖关系是最简单的关系； “多对一”的依赖关系是目前数据库设计中最为常见的，我们称之为“函数依赖”; “一对一”的依赖关系的研究相当复杂，到目前为止，人们认识到两种属性之间存在有用的“一对多”是多值依赖关系和连接依赖关系。 针对以上3种依赖关系在不同层面上的具体要求，人们又将属性之间的这些关联分为若干等级，这就形成了所谓的关系的规范化（Relation Normalization）。 函数依赖 第4章 02 4.2.1 函数依赖的定义 关系模式中的各属性之间相互依赖、相互制约的联系称为数据依赖。 多值依赖 函数依赖 函数依赖（FD，Functional Dependency）是关系模式中属性之间的一种逻辑依赖关系。 例如：SCD (SNo，SN，Age，Dept，MN，CNo，Score) SNO SN，Age，Dept 一个学生 SNo (SN，Age，Dept） （SN，Age，Dept）函数依赖于SNo 4.2.1 函数依赖的定义 定义：设R(U,F)是一个关系模式，U是R的属性集合，F是由U上函数依赖所构成的集合，X和Y是U的子集。对于R(U)的任意一个可能关系r，r中不存在任意两个元组在X上的属性值相同，且在Y上的属性值不同，则称“X