4.4关系模式的规范化（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。 关系模式的规范化 第4章 04 4.4.1 第一范式 由于关系模式中各属性间存在多种依赖关系，导致关系模式存在多种问题，如数据冗余、数据插入、数据删除、数据修改异常等问题。 关系模式规范化的根本目的是消除关系模式中的数据冗余，消除不合适的数据依赖部分，解决数据更新异常现象。 在关系数据库中，关系模式规范化对不同程度的规范化要求设立不同的标准，称为范式。 4.4.1 第一范式 范式是满足某一种规范化程度的关系模式的集合。 1971—1972年，其概念最早是由科德在提出，之后他又先后提出了第一范式（First Normal Form，1NF）、第二范式（Second Normal Form，2NF）、第三范式（Third Normal Form，3NF）的概念。 1974年，科德和博伊斯又共同提出了Boyce-Codd范式，简称BC范式（Boyce-Codd Normal Form，BCNF）。 1976年，罗纳德·费金（Ronald Fagin）提出了第四范式（Fourth Normal Form，4NF）的概念。 随后又有人给出第五范式（Fifth Normal Form，5NF）的概念。 4.4.1 第一范式 根据规范化程度，各个范式之间的关系如图4.1所示： 5NF4NFBCNF3NF2NF1NF 4.4.1 第一范式 由于关系模式中各属性间存在多种依赖关系，导致关系模式存在多种问题，如数据冗余、数据插入、数据删除、数据修改异常等问题。 关系模式规范化的根本目的是消除关系模式中的数据冗余，消除不合适的数据依赖部分，解决数据更新异常现象。 在关系数据库中，关系模式规范化对不同程度的规范化要求设立不同的标准，称为范式。 4.4.1 第一范式 定义4.11 若关系模式R中每个属性值都是一个原子属性，不可再分，则称该关系模式为第一范式，记为R1NF。 满足第一范式的关系模式中的属性值都是原子属性，排除了属性值为元组、数组或某种复合数据的可能，这是对每个规范化关系的基本要求。 例如：教学关系模式TC中的属性集为{SNo,SN,Sex,DNo,DN,CScore}； 组合属性 不属于1NF 4.4.1 第一范式 消除组合属性 属于1NF 存在大量的数据冗余 根据语义，表4.7函数依赖集F有{SNo→SN,SNo→Sex,SNo→DNo,DNo→DN,(SNo,CN)→Score}， 根据码的定义可知，该关系模式中的码为{SNo,CN}，是主属性。 根据函数依赖的分类，用函数依赖图表示函数依赖关系，如图4.2所示。 4.4.1 第一范式 由图4.2可知，表4.7的教学管理关系模式中，既存在完全函数依赖，又存在部分函数依赖和传递函数依赖，这种情况在数据库中一般是要避免的，也正是因为这种复杂关系的存在，导致关系数据中出现各类问题。要解决问题，可以通过关系模式分解的方式，去掉不合理的函数依赖关系，向更高一级范式转化。 4.4.2 第二范式 定义4.12 如若关系模式R1NF，且它任意一个非主属性都完全函数依赖于R的任一候选码，则称该关系模式为第二范式，记为R2NF。 例如：在教学管理关系模式TC中，主属性为(SNo,CN)，非主属性为(SN,Sex,DNo,DN,Score)； 由图4.2可知，关系模式TC中存在非主属性对主属性的部分函数依赖，因此TC2NF，且这样会使关系模式存在大量的数据冗余，引起更新异常。 4.4.2 第二范式 非主属性对主码完全函数依赖。因此， SD∈2NF，SC∈2NF。 为解决数据冗余的问题，采用投影分解，将TC分解为学生实体SD和学生选课实体SC. 学生 SD(SNo,SN,Sex,DNo,DN) 学生选课实体 SC(SNo,CN,Score) TC 4.4.2 第二范式 第二范式的特点：