實(shí)驗0-關(guān)系規(guī)范化設(shè)計理論和方法.doc

關(guān)系規(guī)范化設(shè)計理論和方法一 關(guān)系規(guī)范化設(shè)計理論函數(shù)依賴 定義： 設(shè)關(guān)系模式R（U，F(xiàn)），U是屬性全集，F(xiàn)是U上的函數(shù)依賴集，X和Y 是U的子集。 如果對于R（U）的任意一個可能的關(guān)系 r ，對于X的每一個具體值，Y都有唯一具體的值與之對應(yīng)，則稱 X函數(shù)決定 Y，或Y函數(shù)依賴于X，記為 XY。我們稱X為決定因素，Y為依賴因素。當(dāng)Y不函數(shù)依賴于X時，記作：XY。當(dāng)XY且YX時，則記作：XY。 范式在關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化過程中，為不同程度的規(guī)范化要求設(shè)立的不同的標(biāo)準(zhǔn)或準(zhǔn)則稱為范式（Normal Form）。滿足最低要求的叫第一范式,簡稱1NF。在第一范式中滿足進(jìn)一步要求的為第二范式(2NF),其余以此類推。R為第幾范式就可以寫成RxNF（x表示某范式名）。 一個低一級范式的關(guān)系模式，通過模式分解可以轉(zhuǎn)換為若干個高一級范式的關(guān)系模式的集合，這種轉(zhuǎn)換過程就叫規(guī)范化。 第一范式 定義： 如果關(guān)系模式R所有的屬性均為簡單屬性，即每個屬性都是不可再分的，則稱R屬于第一范式，簡稱1NF，記作R1NF。第一范式（First Normal Form）是最基本的規(guī)范化形式，即關(guān)系中每個屬性都是不可再分的簡單項。第二范式 定義： 如果關(guān)系模式R1NF，R（U，F(xiàn)）中的所有非主屬性都完全函數(shù)依賴于任意一個候選關(guān)鍵字，則稱關(guān)系R 是屬于第二范式（Second Normal Form），簡稱2NF，記作R2NF。從定義可知，滿足第二范式的關(guān)系模式R中，不可能有某非主屬性對某候選關(guān)鍵字存在部分函數(shù)依賴。第三范式 定義: 如果關(guān)系模式R2NF，R（U，F(xiàn)）中所有非主屬性對任何候選關(guān)鍵字都不存在傳遞函數(shù)依賴，則稱R是屬于第三范式（Third Normal Form），簡稱3NF，記作 R3NF。3NF只限制了非主屬性對碼的依賴關(guān)系，而沒有限制主屬性對碼的依賴關(guān)系。如果發(fā)生了這種依賴，仍有可能存在數(shù)據(jù)冗余、插入異常、刪除異常和修改異常。這時，則需對3NF進(jìn)一步規(guī)范化，消除主屬性對碼的依賴關(guān)系，向更高一級的范式BCNF轉(zhuǎn)換。 BC范式 定義：如果關(guān)系模式R1NF，且在所有的函數(shù)依賴 XY（Y不包含于X）中，決定因素X都包含了R的一個候選碼，則稱R屬于BC范式（Boyce-Codd Normal Form）,記作 RBCNF。由BCNF的定義可以得到以下結(jié)論，一個滿足BCNF的關(guān)系模式有：（1）所有非主屬性對每一個候選碼都是完全函數(shù)依賴。（2）所有的主屬性對每一個不包含它的候選碼都是完全函數(shù)依賴。（3）沒有任何一組屬性完全函數(shù)依賴于非碼。二關(guān)系規(guī)范化方法應(yīng)用舉例某機(jī)械廠有多個車間；每個車間有多名工人；每個車間生產(chǎn)多種產(chǎn)品和零件；一種產(chǎn)品由多個零件組成；產(chǎn)品和零件均存入倉庫中，該廠有多個倉庫。以下是該機(jī)械廠的詳細(xì)情況表格：原始數(shù)據(jù)表格R0職工號姓名性別工種車間號車間主任車間產(chǎn)品號產(chǎn)品價格產(chǎn)品存?zhèn)}倉庫主任組成產(chǎn)品的零件號零件重量零件制造車間零件存?zhèn)}0157張三男鉗工03李瑞T-25890.002顧太原A2578.0010202B23612.00201C2247.00103030165李大朋女車工02王娜T-474580.003趙選發(fā)A2578.0010202B5485.00201C2247.00103030184王五男銑工01張雄偉B-021954.002顧太原A2578.0010202B23612.00201S-581800.001陳自成B5485.00201C2247.00103030244劉小剛女車工02王娜T-474580.003趙選發(fā)A2578.0010202B5485.00201C2247.0010303這張表格察看起來非常方便，但它不符合1NF，存在以下問題：某些單元格存儲的數(shù)據(jù)多于一個，在數(shù)據(jù)庫中將無法實(shí)現(xiàn)這種存儲格式；另外，這種表格使某些操作也無法完成。 為了使R01NF，對R0做縱向擴(kuò)展，從而可有以下關(guān)系R1：某機(jī)械廠信息管理關(guān)系R1職工號姓名性別工種車間號車間主任車間產(chǎn)品號產(chǎn)品價格產(chǎn)品存?zhèn)}倉庫主任組成產(chǎn)品的零件號零件重量零件制造車間零件存?zhèn)}0157張三 男鉗工03李瑞 T-25 890.002顧太原 A2578.001020157張三 男鉗工03李瑞 T-25 890.002顧太原 A2578.002020157張三 男鉗工03李瑞 T-25 890.002顧太原 B23612.002010157張三 男鉗工03李瑞 T-25 890.002顧太原 C2247.001030157張三 男鉗工03李瑞 T-25 890.002顧太原 C2247.003030165李大朋 女車工02王娜 T-47 4580.003趙選發(fā) A2578.001020165李大朋 女車工02王娜 T-47 4580.003趙選發(fā) A2578.002020165李大朋 女車工02王娜 T-47 4580.003趙選發(fā) B5485.002010165李大朋 女車工02王娜 T-47 4580.003趙選發(fā) C2247.001030165李大朋 女車工02王娜 T-47 4580.003趙選發(fā) C2247.003030184王五 男銑工01張雄偉 B-02 1954.002顧太原 A2578.001020184王五 男銑工01張雄偉 B-02 1954.002顧太原 A2578.002020184王五 男銑工01張雄偉 B-02 1954.002顧太原 B23612.002010184王五 男銑工01張雄偉 S-58 1800.001陳自成 B5485.002010184王五 男銑工01張雄偉 S-58 1800.001陳自成 C2247.001030184王五 男銑工01張雄偉 S-58 1800.001陳自成 C2247.003030244劉小剛 女車工02王娜 T-47 4580.003趙選發(fā) A2578.001020244劉小剛 女車工02王娜 T-47 4580.003趙選發(fā) A2578.002020244劉小剛 女車工02王娜 T-47 4580.003趙選發(fā) B5485.002010244劉小剛 女車工02王娜 T-47 4580.003趙選發(fā) C2247.001030244劉小剛 女車工02王娜 T-47 4580.003趙選發(fā) C2247.00303現(xiàn)在，R11NF 。R1的一個候選鍵是：（職工號+產(chǎn)品號+零件號）。由于R1存在以下函數(shù)依賴：職工號姓名，職工號性別，職工號工種，職工號車間號，職工號車間主任；產(chǎn)品號價格；產(chǎn)品號倉庫號；產(chǎn)品號倉庫主任零件號重量。在以上9個函數(shù)依賴中，依賴因素都是非主屬性，而決定因素都是候選鍵的一部分。換句話說，R1中存在非主屬性對候選鍵的部分函數(shù)依賴，故R1不滿足2NF?？擅黠@看出，R1存在大量數(shù)據(jù)冗余。必須通過模式分解將R1關(guān)系模式轉(zhuǎn)換為若干個高一級范式的關(guān)系模式的集合模式規(guī)范化處理。為了使關(guān)系模式R1向高一級范式轉(zhuǎn)換，可將R1分解（做垂直分割，并保留相關(guān)的聯(lián)系）為R2、R3、R4三個關(guān)系：R2職工號姓名性別工種車間號車間主任車間產(chǎn)品號0157張三 男鉗工03李瑞 T-25 0157張三 男鉗工03李瑞 T-25 0157張三 男鉗工03李瑞 T-25 0157張三 男鉗工03李瑞 T-25 0157張三 男鉗工03李瑞 T-25 0165李大朋 女車工02王娜 T-47 0165李大朋 女車工02王娜 T-47 0165李大朋 女車工02王娜 T-47 0165李大朋 女車工02王娜 T-47 0165李大朋 女車工02王娜 T-47 0184王五 男銑工01張雄偉 B-02 0184王五 男銑工01張雄偉 B-02 0184王五 男銑工01張雄偉 B-02 0184王五 男銑工01張雄偉 S-58 0184王五 男銑工01張雄偉 S-58 0184王五 男銑工01張雄偉 S-58 0244劉小剛 女車工02王娜 T-47 0244劉小剛 女車工02王娜 T-47 0244劉小剛 女車工02王娜 T-47 0244劉小剛 女車工02王娜 T-47 0244劉小剛 女車工02王娜 T-47 R3 R4車間產(chǎn)品號產(chǎn)品價格產(chǎn)品存?zhèn)}倉庫主任組成產(chǎn)品的零件號零件號零件重量零件制造車間零件存?zhèn)}T-25 890.002顧太原 A257A2578.00102T-25 890.002顧太原 A257A2578.00202T-25 890.002顧太原 B236B23612.00201T-25 890.002顧太原 C224C2247.00103T-25 890.002顧太原 C224C2247.00303T-47 4580.003趙選發(fā) A257A2578.00102T-47 4580.003趙選發(fā) A257A2578.00202T-47 4580.003趙選發(fā) B548B5485.00201T-47 4580.003趙選發(fā) C224C2247.00103T-47 4580.003趙選發(fā) C224C2247.00303B-02 1954.002顧太原 A257A2578.00102B-02 1954.002顧太原 A257A2578.00202B-02 1954.002顧太原 B236B23612.00201S-58 1800.001陳自成 B548B5485.00201S-58 1800.001陳自成 C224C2247.00103S-58 1800.001陳自成 C224C2247.00303T-47 4580.003趙選發(fā) A257A2578.00102T-47 4580.003趙選發(fā) A257A2578.00202T-47 4580.003趙選發(fā) B548B5485.00201T-47 4580.003趙選發(fā) C224C2247.00103T-47 4580.003趙選發(fā) C224C2247.00303刪除以上三個關(guān)系中的重復(fù)元組后，三個關(guān)系模式分別為：R2職工號姓名性別工種車間號車間主任產(chǎn)品號0157張三 男鉗工03李瑞 T-25 0165李大朋 女車工02王娜 T-47 0184王五 男銑工01張雄偉 B-02 0184王五 男銑工01張雄偉 S-58 0244劉小剛 女車工02王娜 T-47 R3 R4產(chǎn)品號產(chǎn)品價格產(chǎn)品存?zhèn)}倉庫主任組成產(chǎn)品的零件號零件號零件重量零件制造車間零件存?zhèn)}T-25 890.002顧太原 A257A2578.00102T-25 890.002顧太原 B236A2578.00202T-25 890.002顧太原 C224B23612.00201T-47 4580.003趙選發(fā) A257C2247.00103T-47 4580.003趙選發(fā) B548C2247.00303T-47 4580.003趙選發(fā) C224B5485.00201B-02 1954.002顧太原 A257B-02 1954.002顧太原 B236S-58 1800.001陳自成 B548S-58 1800.001陳自成 C224R2的候選鍵是（職工號+產(chǎn)品號）。R2存在以下函數(shù)依賴：職工號姓名，職工號性別，職工號工種，職工號車間號，職工號車間主任；由于R2存在部分函數(shù)依賴，故R2不滿足2NF。將R2分解為R5和生產(chǎn)表：R2職工號姓名性別工種車間號車間主任產(chǎn)品號0157張三 男鉗工03李瑞 T-25 0165李大朋 女車工02王娜 T-47 0184王五 男銑工01張雄偉 B-02 0184王五 男銑工01張雄偉 S-58 0244劉小剛 女車工02王娜 T-47 R5 生產(chǎn)表職工號姓名性別工種車間號車間主任車間號產(chǎn)品號0157張三 男鉗工03李瑞 03T-25 0165李大朋 女車工02王娜 02T-47 0184王五 男銑工01張雄偉 01B-02 0244劉小剛 女車工02王娜 01S-58 顯然，生產(chǎn)表2NF，且生產(chǎn)表3NF。生產(chǎn)表反映的是車間與產(chǎn)品之間的聯(lián)系車間生產(chǎn)產(chǎn)品。R5滿足2NF。R5的候選鍵是“職工號”。故有：職工號車間號，職工號車間主任；但也存在：車間號車間主任。即有：職工號車間號，車間號車間主任，即“車間主任”傳遞依賴于候選關(guān)鍵字“職工號”，即R5不滿足3NF。將R5分解為工人表和車間表： 工人表 車間表職工號姓名性別工種車間號車間號車間主任0157張三 男鉗工0303李瑞 0165李大朋 女車工0202王娜 0184王五 男銑工0101張雄偉 0244劉小剛 女車工02 至此，R2被分解成了3個滿足3NF的關(guān)系模式（工人表、車間表、生產(chǎn)表）。R3的候選鍵是（產(chǎn)品號+零件號）。R3存在以下函數(shù)依賴：產(chǎn)品號產(chǎn)品價格，產(chǎn)品號倉庫號，產(chǎn)品號倉庫主任；故R3不滿足2NF。將R3分解為R6和裝配表：R3產(chǎn)品號產(chǎn)品價格倉庫號倉庫主任零件號T-25 890.002顧太原 A257T-25 890.002顧太原 B236T-25 890.002顧太原 C224T-47 4580.003趙選發(fā) A257T-47 4580.003趙選發(fā) B548T-47 4580.003趙選發(fā) C224B-02 1954.002顧太原 A257B-02 1954.002顧太原 B236S-58 1800.001陳自成 B548S-58 1800.001陳自成 C224 R6 裝配表產(chǎn)品號產(chǎn)品價格產(chǎn)品存?zhèn)}倉庫主任產(chǎn)品號零件號T-25 890.002顧太原 T-25 A257T-47 4580.003趙選發(fā) T-25 B236B-02 1954.002顧太原 T-25 C224S-58 1800.001陳自成 T-47 A257T-47 B548T-47 C224B-02 A257B-02 B236S-58 B548S-58 C224顯然，裝配表2NF，且裝配表3NF。裝配表反映的是零件與產(chǎn)品之間的聯(lián)系零件裝配成產(chǎn)品。R6滿足2NF，但不滿足3NF，故再將R6分解為產(chǎn)品表和倉庫表： 產(chǎn)品表 倉庫表產(chǎn)品號產(chǎn)品價格倉庫號倉庫號倉庫主任T-25 890.00202顧太原 T-47 4580.00303趙選發(fā) B-02 1954.00201陳自成 S-58 1800.001 至此，R3被分解成了3個滿足3NF的關(guān)系模式（產(chǎn)品表、倉庫表、裝配表）。 R4的候選關(guān)鍵字是：（零件號+車間號），存在部分函數(shù)依賴，故將R4分解為零件表和制造表：R4零件號零件重量車間號倉庫號A2578.00102A2578.00202B23612.00201C2247.00103C2247.00303B5485.00201 零件表 制造表零件號零件重量倉庫號零件號車間號A2578.002A25701B23612.001A25702C2247.003B23602B5485.001C22401C22403B54802 顯然，零件表3NF，制造表3NF。 綜合以上規(guī)范化結(jié)果，有以下8個關(guān)系：工人表職工號姓名性別工種車間號0157張三 男鉗工030165李大朋 女車工020184王五 男銑工010244劉小剛 女車工02車間表車間號車間主任03李瑞 02王娜 01張雄偉 產(chǎn)品表產(chǎn)品號產(chǎn)品價格倉庫號T-25890.002T-474580.003B-021954.002S-581800.001倉庫表倉庫號倉庫主任02顧太原03趙選發(fā)01陳自成生產(chǎn)表產(chǎn)品號車間號T-2503T-4702B-0201S-5801零件表零件號零件重量倉庫號A2578.002B23612.001C2247.003B5485.001裝配表產(chǎn)品號零件號T-25A257T-25B236T-25C224T-47A257T-47B548T-47C224B-02A257B-02B236S-58B548S-58C224制造表零件號車間號A25701A25702B23602C22401C22403B54802其中，生產(chǎn)表可合并到產(chǎn)品表中。則最終規(guī)范化結(jié)果為以下7個關(guān)系模式：工人表職工號姓名性別工種車間號0157張三 男鉗工030165李大朋 女車工020184王五 男銑工010244劉小剛 女車工02車間表車間號車間主任03李瑞 02王娜 01張雄偉 產(chǎn)品表產(chǎn)品號產(chǎn)品價格倉庫號車間號T-25890.00203T-474580.00302B-021954.00201S-581800.00101倉庫表倉庫號倉庫主任02顧太原03趙選發(fā)01陳自成零件表零件號零件重量倉庫號A2578.002B23612.001C2247.003B5485.001裝配表產(chǎn)品號零件號T-25A257T-25B236T-25C224T-47A257T-47B548T-47C224B-02A257B-02B