任務(wù)2 SQL Server數(shù)據(jù)庫概念

1、任務(wù)2 SQL Server數(shù)據(jù)庫概念學(xué)習(xí)目的和要求本任務(wù)講解SQL Server數(shù)據(jù)庫的概念，內(nèi)容的理論性較強。 需要了解： SQL Server 的7個系統(tǒng)表。 需要牢固掌握：數(shù)據(jù)庫的類別及數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)； SQL Server 2000的數(shù)據(jù)庫對象； SQL Server 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的概念及作用。 難點： SQL Server 2000的數(shù)據(jù)庫對象。 1任務(wù)2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論1. 關(guān)系模式設(shè)計中的問題2. 函數(shù)依賴3. 范式4. 關(guān)系模式的規(guī)范化5. 小結(jié)2任務(wù)2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論主要包括三個方面的內(nèi)容：函數(shù)依賴、范式和模式設(shè)計。 其中函數(shù)依賴起著核心的作用，是模式分解

2、和模式設(shè)計的基礎(chǔ)，范式是模式分解的標準。31.關(guān)系模式設(shè)計中的問題關(guān)系數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計針對具體問題，如何構(gòu)造一個適合于它的數(shù)據(jù)模式；數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計的工具關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論。4 1.關(guān)系模式設(shè)計中的問題（1）概念回顧（2）關(guān)系模式的形式化定義（3）什么是數(shù)據(jù)依賴（4）關(guān)系模式的簡化定義（5）數(shù)據(jù)依賴對關(guān)系模式影響5（1）概念回顧關(guān)系：描述實體、屬性、實體間的聯(lián)系。從形式上看，它是一張二維表，是所涉及屬性的笛卡爾積的一個子集。關(guān)系模式：用來定義關(guān)系。關(guān)系數(shù)據(jù)庫：基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫，利用關(guān)系來描述現(xiàn)實世界。從形式上看，它由一組關(guān)系組成。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的模式：定義這組關(guān)系的關(guān)系模式的全體。6（2）關(guān)系

3、模式的形式化定義關(guān)系模式由五部分組成，即它是一個五元組： R(U, D, DOM, F)R： 關(guān)系名U： 組成該關(guān)系的屬性名集合D： 屬性組U中屬性所來自的域DOM：屬性向域的映象集合F： 屬性間數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系集合7（3）什么是數(shù)據(jù)依賴完整性約束的表現(xiàn)形式限定屬性取值范圍：例如學(xué)生成績必須在0-100之間定義屬性值間的相互關(guān)連（主要體現(xiàn)于值的相等與否），這就是數(shù)據(jù)依賴，它是數(shù)據(jù)庫模式設(shè)計的關(guān)鍵。8（3）什么是數(shù)據(jù)依賴數(shù)據(jù)依賴是通過一個關(guān)系中屬性間值的相等與否體現(xiàn)出來的數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系;是現(xiàn)實世界屬性間相互聯(lián)系的抽象;是數(shù)據(jù)內(nèi)在的性質(zhì);是語義的體現(xiàn)。9（3）什么是數(shù)據(jù)依賴數(shù)據(jù)依賴的類型函數(shù)依賴（

4、Functional Dependency，簡記為FD）多值依賴（Multivalued Dependency，簡記為MVD）其他（如連接依賴）。10（4）關(guān)系模式的簡化表示關(guān)系模式R（U, D, DOM, F） 簡化為一個三元組： R（U, F）當(dāng)且僅當(dāng)U上的一個關(guān)系r 滿足F時，r稱為關(guān)系模式 R（U, F）的一個關(guān)系11（5）數(shù)據(jù)依賴對關(guān)系模式的影響例：描述學(xué)校的數(shù)據(jù)庫：學(xué)生的學(xué)號（Sno）、所在系（Sdept）系主任姓名（Mname）、課程名（Cname）成績（Grade）單一的關(guān)系模式 ： Student U Sno, Sdept, Mname, Cname, Grade 12（5）

5、數(shù)據(jù)依賴對關(guān)系模式的影響學(xué)校數(shù)據(jù)庫的語義： 一個系有若干學(xué)生， 一個學(xué)生只屬于一個系； 一個系只有一名主任； 一個學(xué)生可以選修多門課程， 每門課程有若干學(xué)生選修； 每個學(xué)生所學(xué)的每門課程都有一個成績。 13（5）數(shù)據(jù)依賴對關(guān)系模式的影響屬性組U上的一組函數(shù)依賴F： F Sno Sdept, Sdept Mname, (Sno, Cname) Grade SnoCnameSdeptMnameGrade14關(guān)系模式Student(U, F)中存在的問題1） 數(shù)據(jù)冗余太大浪費大量的存儲空間 例：每一個系主任的姓名重復(fù)出現(xiàn)2）更新異常（Update Anomalies）數(shù)據(jù)冗余 ，更新數(shù)據(jù)時，維護數(shù)據(jù)

6、完整性代價大。例：某系更換系主任后，系統(tǒng)必須修改與該系學(xué)生有關(guān)的每一個元組。15關(guān)系模式Student（U, F）中存在的問題3）插入異常（Insertion Anomalies）該插的數(shù)據(jù)插不進去 例，如果一個系剛成立，尚無學(xué)生，我們就無法把這個系及其系主任的信息存入數(shù)據(jù)庫。4）刪除異常（Deletion Anomalies）不該刪除的數(shù)據(jù)不得不刪例，如果某個系的學(xué)生全部畢業(yè)了， 我們在刪除該系學(xué)生信息的同時，把這個系及其系主任的信息也丟掉了。16（5）數(shù)據(jù)依賴對關(guān)系模式的影響結(jié)論：Student關(guān)系模式不是一個好的模式。“好”的模式：不會發(fā)生插入異常、刪除異常、更新異常，數(shù)據(jù)冗余應(yīng)盡可能少

7、。原因：由存在于模式中的某些數(shù)據(jù)依賴引起的。解決方法：通過分解關(guān)系模式來消除其中不合適的數(shù)據(jù)依賴。172.函數(shù)依賴 關(guān)系模式中各屬性之間相互依賴、相互制約的聯(lián)系稱為數(shù)據(jù)依賴。 數(shù)據(jù)依賴一般分為：函數(shù)依賴、多值依賴和連接依賴。18（1）函數(shù)依賴的定義及性質(zhì)1）函數(shù)依賴2）平凡函數(shù)依賴與非平凡函數(shù)依賴3）函數(shù)依賴的幾點說明191）函數(shù)依賴定義3.1 設(shè)關(guān)系模式R(U，F(xiàn))， U是屬性集，F(xiàn)是U上的函數(shù)依賴集，X和Y是U的子集。 若對于R(U)的任意一個可能的關(guān)系r，對于X的一個具體值， Y都有唯一的具體值與之對應(yīng)， 則稱 “X函數(shù)確定Y” 或 “Y函數(shù)依賴于X”，記作XY。 X稱為這個函數(shù)依賴的決

8、定屬性集，Y為依賴屬性集。 20說明： 1. 函數(shù)依賴不是指關(guān)系模式R的某個或某些關(guān)系實例滿足的約束條件，而是指R的所有關(guān)系實例均要滿足的約束條件。2. 函數(shù)依賴是語義范疇的概念。只能根據(jù)數(shù)據(jù)的語義來確定函數(shù)依賴。 例如“姓名年齡”這個函數(shù)依賴只有在不允許有同名人的條件下成立3. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計者可以對現(xiàn)實世界作強制的規(guī)定。例如規(guī)定不允許同名人出現(xiàn)，函數(shù)依賴“姓名年齡”成立。所插入的元組必須滿足規(guī)定的函數(shù)依賴，若發(fā)現(xiàn)有同名人存在， 則拒絕裝入該元組。211）函數(shù)依賴例: Student(Sno, Sname, Ssex, Sage, Sdept) 假設(shè)不允許重名，則有:Sno Ssex， Sno

9、Sage , Sno Sdept， Sno Sname, Sname Ssex， Sname SageSname Sdept但Ssex Sage 若XY，并且YX, 則記為XY。 若Y不函數(shù)依賴于X, 則記為XY。222）平凡函數(shù)依賴與非平凡函數(shù)依賴在關(guān)系模式R(U)中，對于U的子集X和Y，如果XY，但Y X，則稱XY是非平凡的函數(shù)依賴；若XY，但Y X, 則稱XY是平凡的函數(shù)依賴。例：在關(guān)系SC(Sno, Cno, Grade)中， 非平凡函數(shù)依賴： (Sno, Cno) Grade 平凡函數(shù)依賴： (Sno, Cno) Sno (Sno, Cno) Cno23平凡函數(shù)依賴與非平凡函數(shù)依賴（

10、續(xù)）對于任一關(guān)系模式，平凡函數(shù)依賴都是必然成立的，它不反映新的語義，因此若不特別聲明， 我們總是討論非平凡函數(shù)依賴。243）函數(shù)依賴的幾點說明函數(shù)依賴是語義范疇的概念： 我們只能根據(jù)語義來確定一個函數(shù)依賴，而不能按照其形式定義來證明一個函數(shù)依賴是否成立。253）函數(shù)依賴的幾點說明函數(shù)依賴與屬性之間的聯(lián)系類型有關(guān)：（1）在一個關(guān)系中，若屬性X和Y有1：1的關(guān)系，則存在函數(shù)依賴XY，和YX, 即XY。例如當(dāng)學(xué)生無重名時， Sno Sname（2）若屬性X和Y有1：m的關(guān)系，則只存在函數(shù)依賴XY。（3）若屬性X和Y有m：n的關(guān)系，則X、Y之間不存在任何函數(shù)依賴關(guān)系。263）函數(shù)依賴的幾點說明函數(shù)依賴

11、的存在與時間無關(guān)： 因為函數(shù)依賴是指關(guān)系中所有元組應(yīng)該滿足的約束條件，而不是指關(guān)系中某個或某些元組所滿足的約束條件，所以，當(dāng)關(guān)系中的元組增加、刪除或更新后都不能破壞這種函數(shù)依賴。因此，必須根據(jù)語義來確定屬性之間的函數(shù)依賴，而不能單憑某一時刻關(guān)系中的實際數(shù)值來判斷。函數(shù)依賴可以保證關(guān)系分解的無損連接性。27（2） 函數(shù)依賴的分類1）完全函數(shù)依賴與部分函數(shù)依賴2）傳遞函數(shù)依賴281）完全函數(shù)依賴與部分函數(shù)依賴定義3.2 在關(guān)系模式R(U)中，如果XY，并且對于X的任何一個真子集X，都有 X Y, 則稱Y完全函數(shù)依賴于X，記作X Y。 若對于X的任何一個真子集X，都有X Y，則稱Y部分函數(shù)依賴于X，

12、記作X P Y。 291）完全函數(shù)依賴與部分函數(shù)依賴例: 在關(guān)系SC ( Sno, Cno, Grade)中， 由于：Sno Grade，Cno Grade， 因此：(Sno, Cno) Grade由定義可知：只有當(dāng)決定因素是組合屬性時，討論部分函數(shù)依賴才有意義。 302）傳遞函數(shù)依賴定義3.3 在關(guān)系模式R(U)中，如果XY，YZ，且Y X，YX，則稱Z傳遞函數(shù)依賴于X。 記作： X T Y 注: 如果YX， 即XY，則Z直接依賴于X。例: 在關(guān)系Std (Sno, Sdept, Mname)中，有：Sno Sdept，Sdept Mname Mname傳遞函數(shù)依賴于Sno， Sno T M

13、name 312.3 范式（Normal Form） 設(shè)計任何一種數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，不管是層次的、網(wǎng)狀的、還是關(guān)系的，都會遇到如何構(gòu)造合適的數(shù)據(jù)模式即邏輯結(jié)構(gòu)的問題。即應(yīng)該構(gòu)造幾個關(guān)系，每個關(guān)系有哪些屬性組成，由于關(guān)系模型有嚴格的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，并且可向別的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換，因此人們以關(guān)系模型為背景，形成了數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計的一個有力工具關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論。322.3 范式（Normal Form） 規(guī)范化的基本思想是消除關(guān)系模式中的數(shù)據(jù)冗余，消除數(shù)據(jù)依賴中的不合適部分，解決數(shù)據(jù)插入、刪除時發(fā)生的異常情況。這就要求關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計出來的關(guān)系模式要滿足一定的條件。我們把不同的規(guī)范化標準表示為范式。由于規(guī)范

14、化程度的不同，就產(chǎn)生了不同的范式。滿足最基本規(guī)范化要求的關(guān)系模式叫第一范式，在第一范式上滿足一定要求的稱為第二范式，以此類推。332.3 范式（Normal Form） 范式是符合某一種級別的關(guān)系模式的集合。關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系必須滿足一定的要求。滿足不同程度要求的為不同范式。范式的種類：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)345NF 4NF BCNF 3NF 2NF 1NF4NF5NFBCNF3NF2NF1NF規(guī)范與非規(guī)范關(guān)系各種范式之間的關(guān)系352.3 范式（Normal Form） 各種范式之間存在聯(lián)系：某一關(guān)系模式

15、R為第n范式，可簡記為R n NF。361. 1NF的定義定義3.6 1NF的定義如果一個關(guān)系模式R的所有屬性均為簡單屬性，即每個屬性都是不可分的基本數(shù)據(jù)項，則R1NF。第一范式是對關(guān)系模式的最起碼的要求。不滿足第一范式的數(shù)據(jù)庫模式不能稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫。但是滿足第一范式的關(guān)系模式并不一定是一個好的關(guān)系模式。371. 1NF的定義例: 關(guān)系模式 SLC(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade) Sloc為學(xué)生住處，假設(shè)每個系的學(xué)生住在同一個地方。函數(shù)依賴包括： (Sno, Cno) f Grade Sno Sdept (Sno, Cno) P Sdept Sno Sloc (Sn

16、o, Cno) P Sloc Sdept Sloc38 1. 1NF的定義SLC的碼為(Sno, Cno)SLC滿足第一范式。 非主屬性Sdept和Sloc部分函數(shù)依賴于碼(Sno, Cno)SnoCnoGradeSdeptSlocSLC39SLC不是一個好的關(guān)系模式(1) 插入異常假設(shè)Sno95102，SdeptIS，SlocN的學(xué)生還未選課，因課程號是主屬性，因此該學(xué)生的信息無法插入SLC。(2) 刪除異常 假定某個學(xué)生本來只選修了3號課程這一門課?，F(xiàn)在因身體不適，他連3號課程也不選修了。因課程號是主屬性，此操作將導(dǎo)致該學(xué)生信息的整個元組都要刪除。 40SLC不是一個好的關(guān)系模式(3) 數(shù)

17、據(jù)冗余度大 如果一個學(xué)生選修了10門課程，那么他的Sdept和Sloc值就要重復(fù)存儲了10次。(4) 修改復(fù)雜 例如學(xué)生轉(zhuǎn)系，在修改此學(xué)生元組的Sdept值的同時，還可能需要修改住處（Sloc）。如果這個學(xué)生選修了K門課，則必須無遺漏地修改K個元組中全部Sdept、Sloc信息。 41 1. 1NF的定義原因 Sdept、 Sloc部分函數(shù)依賴于碼。解決方法 SLC分解為兩個關(guān)系模式，以消除這些部分函數(shù)依賴 SC（Sno， Cno， Grade） SL（Sno， Sdept， Sloc）42 1. 1NF的定義SLC的碼為(Sno, Cno)SLC滿足第一范式。 非主屬性Sdept和Sloc部

18、分函數(shù)依賴于碼(Sno, Cno)SnoCnoGradeSdeptSlocSLC431. 1NF的定義函數(shù)依賴圖：SnoCnoGradeSCSLSnoSdeptSloc44 2. 2NF的定義2NF的定義定義3.5 若關(guān)系模式R1NF，并且每一個非主屬性都完全函數(shù)依賴于R的碼，則R2NF。例：SLC(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade) 1NF SLC(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade) 2NF SC（Sno， Cno， Grade） 2NF SL（Sno， Sdept， Sloc） 2NF45 2. 2NF的定義采用投影分解法將一個1NF的關(guān)系分

19、解為多個2NF的關(guān)系，可以在一定程度上減輕原1NF關(guān)系中存在的插入異常、刪除異常、數(shù)據(jù)冗余度大、修改復(fù)雜等問題。將一個1NF關(guān)系分解為多個2NF的關(guān)系，并不能完全消除關(guān)系模式中的各種異常情況和數(shù)據(jù)冗余。46 2. 2NF的定義例：2NF關(guān)系模式SL(Sno, Sdept, Sloc)中函數(shù)依賴： SnoSdept SdeptSloc SnoSlocSloc傳遞函數(shù)依賴于Sno，即SL中存在非主屬性對碼的傳遞函數(shù)依賴。47 2. 2NF的定義函數(shù)依賴圖：SLSnoSdeptSloc48 2. 2NF的定義解決方法 采用投影分解法，把SL分解為兩個關(guān)系模式，以消除傳遞函數(shù)依賴： SD（Sno， S

20、dept） DL（Sdept， Sloc）SD的碼為Sno， DL的碼為Sdept。49 2. 2NF的定義SD的碼為Sno， DL的碼為Sdept。SnoSdeptSDSdeptSlocDL50 3. 3NF的定義定義3.6如果關(guān)系模式R2NF，且每一個非主屬性都不傳遞依賴于R的碼，則稱R屬于第三范式（Third Normal Form）,簡稱3NF，記作R3NF。3NF是一個可用的關(guān)系模式應(yīng)滿足的最低范式。也就是說，一個關(guān)系模式如果不服從3NF，實際上它是不能使用的。 51 3. 3NF的定義例， SL(Sno, Sdept, Sloc) 2NF SL(Sno, Sdept, Sloc)

21、3NF SD（Sno， Sdept） 3NF DL（Sdept， Sloc） 3NF52 3. 3NF的定義若R3NF，則R的每一個非主屬性既不部分函數(shù)依賴于候選碼也不傳遞函數(shù)依賴于候選碼。如果R3NF，則R也是2NF。采用投影分解法將一個2NF的關(guān)系分解為多個3NF的關(guān)系，可以在一定程度上解決原2NF關(guān)系中存在的插入異常、刪除異常、數(shù)據(jù)冗余度大、修改復(fù)雜等問題。 將一個2NF關(guān)系分解為多個3NF的關(guān)系后，并不能完全消除關(guān)系模式中的各種異常情況和數(shù)據(jù)冗余。53 5.2.6 BC范式（BCNF）定義5.9 設(shè)關(guān)系模式R1NF，如果對于R的每個函數(shù)依賴XY，若Y不屬于X，則X必含有候選碼，那么RB

22、CNF。若RBCNF 每一個決定屬性集（因素）都包含（候選）碼;R中的所有屬性（主，非主屬性）都完全函數(shù)依賴于碼;R3NF（證明）若R3NF 則 R不一定BCNF。54 BCNF例：在關(guān)系模式STJ（S，T，J）中，S表示學(xué)生，T表示教師，J表示課程。每一教師只教一門課。每門課由若干教師教，某一學(xué)生選定某門課，就確定了一個固定的教師。某個學(xué)生選修某個教師的課就確定了所選課的名稱 ： (S，J)T，(S，T)J，TJ55 5.2.6 BCNF SJTSTJSTJ56BCNFSTJ3NF(S，J)和(S，T)都可以作為候選碼S、T、J都是主屬性STJBCNFTJ，T是決定屬性集，T不是候選碼57B

23、CNF解決方法：將STJ分解為二個關(guān)系模式： SJ(S，J) BCNF， TJ(T，J) BCNF 沒有任何屬性對碼的部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴SJSTTJTJ583NF與BCNF的關(guān)系如果關(guān)系模式RBCNF，必定有R3NF如果R3NF，且R只有一個候選碼， 則R必屬于BCNF。59BCNF的關(guān)系模式所具有的性質(zhì) 所有非主屬性都完全函數(shù)依賴于每個候選碼； 所有主屬性都完全函數(shù)依賴于每個不包含它的候選碼； 沒有任何屬性完全函數(shù)依賴于非碼的任何一組屬性。602.4 關(guān)系模式的規(guī)范化一個低一級范式的關(guān)系模式,通過模式分解轉(zhuǎn)化為若干個高一級范式的關(guān)系模式的集合,這種分解的過程叫做關(guān)系模式的規(guī)范化（No

24、rmalization） 。由于低一級的關(guān)系模式分解為若干個高一級關(guān)系模式的結(jié)果不是惟一的，所以有必要討論分解后的關(guān)系模式與原關(guān)系模式“等價”的問題。只有能夠保證分解后的關(guān)系模式與原關(guān)系模式等價，分解方法才有意義。611. 關(guān)系模式規(guī)范化的原則 一個關(guān)系模式只要其分量是不可分的數(shù)據(jù)項，就可稱它為規(guī)范化的關(guān)系，但著只是最基本的規(guī)范化。 規(guī)范化的目的使結(jié)構(gòu)合理，消除存儲異常，使數(shù)據(jù)冗余盡量小，便于插入、刪除和更新。 規(guī)范化要遵循“一事一地”的基本原則，即一個關(guān)系只描述一個實體或者實體間的聯(lián)系。若多于一個實體，就把它分離出來。因此，所謂規(guī)范化，實質(zhì)上是概念的單一化，即一個關(guān)系表示一個實體或一種聯(lián)系。

25、62消除決定因素非碼的非平凡函數(shù)依賴消除非主屬性對碼的部分函數(shù)依賴消除非主屬性對碼的傳遞函數(shù)依賴消除主屬性對碼的部分和傳遞函數(shù)依賴消除非平凡且非函數(shù)依賴的多值依賴消除不是由候選關(guān)鍵字蘊含的連接依賴1nf2nf3nfBcnf4nf5nf2. 關(guān)系模式規(guī)范化的步驟規(guī)范化是對原關(guān)系進行投影，消除決定屬性不是候選碼的任何函數(shù)依賴。633. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求關(guān)系模式的規(guī)范化過程是通過對關(guān)系模式的投影分解來實現(xiàn)的，但是投影分解方法不是唯一的，不同的投影分解會得到不同的結(jié)果。在這些分解方法中，只有能夠保證分解后的關(guān)系模式與原關(guān)系模式等價的方法才是有意義的。所以有必要討論分解后的關(guān)系模式與原關(guān)系模式“等價

26、”的問題。 643. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求一般情況下，我們說沒有異常弊病的數(shù)據(jù)庫設(shè)計是好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計，一個不好的關(guān)系模式也總是可以通過分解轉(zhuǎn)換成好的關(guān)系模式的集合。但是在分解時要全面衡量，綜合考慮，視實際情況而定。對于那些只要求查詢而不要求插入、刪除等操作的系統(tǒng)，幾種異?，F(xiàn)象的存在并不影響數(shù)據(jù)庫的操作。這時便不宜過度分解，否則當(dāng)要對整體查詢時，需要更多的多表連接操作，這有可能得不償失。在實際應(yīng)用中，最有價值的是3NF和BCNF，在進行關(guān)系模式的設(shè)計時，通常分解到3NF就足夠了。 653. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求三種模式分解的“等價”定義 分解具有無損連接性：信息不失真（不增減信息） 分解要保持函

27、數(shù)依賴：不破壞屬性間存在的依賴關(guān)系。 分解既要保持函數(shù)依賴，又要具有無損連接性663. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求（1） 無損連接性 所謂無損連接性是指,對關(guān)系模式分解時,原關(guān)系模式下的任一合法關(guān)系實例,在分解之后,應(yīng)能通過自然連接運算恢復(fù)起來。無損連接性有時也稱為無損分解。 無損連接反映了模式分解的數(shù)據(jù)等價原則。673. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求例: SL（Sno， Sdept， Sloc） F= Sno Sdept , Sdept Sloc , Sno Sloc SL2NF 存在插入異常、刪除異常、冗余度大和修改復(fù)雜等問題分解方法可以有多種 683. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求SL SnoSdeptSlo

28、c 95001 CS A 95002 IS B 95003 MA C 95004 IS B 95005 PH B 693. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求1）SL分解為下面三個關(guān)系模式： SN(Sno) SD(Sdept) SO(Sloc)70分解后的關(guān)系為： SN SD SO Sno Sdept Sloc 95001 CS A 95002 IS B 95003 MA C 95004 PH 95005 713. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求分解后的數(shù)據(jù)庫丟失了許多信息 例如無法查詢95001學(xué)生所在系或所在宿舍。 如果分解后的關(guān)系可以通過自然連接恢復(fù)為原來的關(guān)系，那么這種分解就沒有丟失信息。723. 關(guān)系模式規(guī)

29、范化的要求2） SL分解為下面二個關(guān)系模式： NL(Sno, Sloc) DL(Sdept, Sloc)分解后的關(guān)系為： NL DL Sno Sloc Sdept Sloc 95001 A CS A 95002 B IS B 95003 C MA C 95004 B PH B 95005 B 73模式的分解（續(xù)）NL DL Sno Sloc Sdept 95001 A CS 95002 B IS 95002 B PH 95003 C MA 95004 B IS 95004 B PH 95005 B IS 95005 B PH 74模式的分解（續(xù)）NL DL比原來的SL關(guān)系多了3個元組 無法知道

30、95002、95004、95005 究竟是哪個系的學(xué)生 元組增加了，信息丟失了。753. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求3） 將SL分解為下面二個關(guān)系模式： ND(Sno, Sdept) NL(Sno, Sloc) 分解后的關(guān)系為： 76模式的分解（續(xù)）ND NL Sno Sdept Sno Sloc 95001 CS 95001 A 95002 IS 95002 B 95003 MA 95003 C 95004 IS 95004 B 95005 PH 95005 B 77模式的分解（續(xù)） ND NL Sno Sdept Sloc 95001 CS A 95002 IS B 95003 MA C 950

31、04 CS A 95005 PH B 與SL關(guān)系一樣，因此沒有丟失信息。783. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求定義3-7 無損連接性（Lossless Join）：設(shè)關(guān)系模式R（U,F）被分解為若干個關(guān)系模式R1（U1，F(xiàn)1），R2（U2，F(xiàn)2），RK（UK，F(xiàn)K），其中U= U1U2UK,且不存在UiUj,Fi為F在Ui上的投影，如果R與R1，R2，RK自然連接的結(jié)果相等，則稱關(guān)系模式R的分解具有無損連接性。具有無損連接性的分解保證不丟失信息；無損連接性不一定能解決插入異常、刪除異常、修改復(fù)雜、數(shù)據(jù)冗余等問題。793. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求 第三種分解方法具有無損連接性 問題: 這種分解方法沒有保持

32、原關(guān)系中的函數(shù)依賴 SL中的函數(shù)依賴SdeptSloc 沒有投影到關(guān)系模式ND、NL上 803. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求定義3-8 函數(shù)依賴保持性(Preserve Dependency)：設(shè)關(guān)系模式R（U,F）被分解為若干個關(guān)系模式R1（U1，F(xiàn)1），R2（U2，F(xiàn)2），RK（UK，F(xiàn)K），其中U= U1U2UK,且不存在UiUj,Fi為F在Ui上的投影，如果F所蘊含的函數(shù)依賴一定也有分解到的某個關(guān)系模式中的函數(shù)依賴Fi所蘊含，則稱關(guān)系模式R的分解具有函數(shù)依賴保持性。 813. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求當(dāng)對關(guān)系模式R進行分解時，R的函數(shù)依賴集也按相應(yīng)的模式進行分解。如果分解后總的函數(shù)依賴集與原函數(shù)

33、依賴集保持一致，則稱保持依賴。保持依賴反映了模式分解的依賴等價原則。依賴等價保證了分解后的模式與原有的模式在數(shù)據(jù)語義上的一致性。 823. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求 實際上在對模式分解時，除考慮數(shù)據(jù)等價和依賴等價以外，還要考慮效率。因此保留適量冗余，以達到以空間換時間的目的，這也是模式分解的一個重要原則。 83第四種分解方法 將SL分解為下面二個關(guān)系模式： ND(Sno, Sdept) DL(Sdept, Sloc) 這種分解方法就保持了函數(shù)依賴。843. 關(guān)系模式規(guī)范化的要求 無損連接性和函數(shù)依賴保持性是兩個相互獨立的標準。具有無損連接性的分解不一定具有函數(shù)依賴保持性。同樣，具有函數(shù)依賴保持性的

34、分解不一定具有無損連接性。 85模式的分解（續(xù)）如果一個分解具有無損連接性，則它能夠保證不丟失信息。如果一個分解保持了函數(shù)依賴，則它可以減輕或解決各種異常情況。分解具有無損連接性和分解保持函數(shù)依賴是兩個互相獨立的標準。具有無損連接性的分解不一定能夠保持函數(shù)依賴。同樣，保持函數(shù)依賴的分解也不一定具有無損連接性。86模式的分解（續(xù)）第一種分解方法既不具有無損連接性，也未保持函 數(shù)依賴，它不是原關(guān)系模式的一個等價分解；第二種分解方法保持了函數(shù)依賴，但不具有無損連 接性；第三種分解方法具有無損連接性，但未持函數(shù)依賴；第四種分解方法既具有無損連接性，又保持了函數(shù) 依賴。874. 關(guān)系模式分解的方法 關(guān)系

35、模式分解的基礎(chǔ)是鍵碼和函數(shù)依賴。當(dāng)我們對關(guān)系模式中屬性之間的內(nèi)在聯(lián)系做了深入、準確的分析，確定了鍵碼和函數(shù)依賴后采用下述方法進行分解。 884. 關(guān)系模式分解的方法 方法一 部分依賴歸子集；完全依賴隨鍵碼要使不屬于第二范式的關(guān)系模式“升級”，就要消除非主屬性對鍵碼的部分函數(shù)依賴。解決的方法就是對原有模式進行分解。分解的關(guān)鍵在于：找出對鍵碼部分依賴的非主屬性所依賴的鍵碼的真子集，然后把這個真子集與所有相應(yīng)的非主屬性組合成一個新模式；對鍵碼完全依賴的所有非主屬性則與鍵碼組合成另一個新模式。 894. 關(guān)系模式分解的方法例如，對于教學(xué)關(guān)系模式：U=學(xué)號，姓名，年齡，性別，系名，系主任，課程名，成績；

36、F=學(xué)號姓名，學(xué)號年齡，學(xué)號性別，學(xué)號系名，系名系主任， (學(xué)號，課程名)成績 904. 關(guān)系模式分解的方法按照完全函數(shù)依賴和部分函數(shù)依賴的概念，可以看出成績完全依賴（學(xué)號，課程名）；姓名，年齡，性別，系名，系主任函數(shù)依賴于學(xué)號，而對于（學(xué)號，課程名）只是部分依賴。 學(xué)生-系（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系名，系主任）選課（學(xué)號，課程名，成績）。 914. 關(guān)系模式分解的方法方法二 基本依賴為基礎(chǔ)，中間屬性作橋梁。要使不屬于第三范式的關(guān)系模式“升級”，就要消除非主屬性對鍵碼的傳遞函數(shù)依賴。解決的方法非常簡單：以構(gòu)成傳遞鏈的兩個基本依賴為基礎(chǔ)形成兩個新的模式，這樣既切斷了傳遞鏈，又保持了兩個基本依賴

37、，同時又有中間屬性作為橋梁，跨接兩個新的模式，從而實現(xiàn)無損的自然連接。 924. 關(guān)系模式分解的方法例如方法一中分解后得到的關(guān)系模式學(xué)生-系中：U=學(xué)號，姓名，年齡，性別，系名，系主任；F=學(xué)號姓名，學(xué)號年齡，學(xué)號性別，學(xué)號系名，系名系主任.考查學(xué)生_系關(guān)系，會發(fā)現(xiàn)由于學(xué)生_系的關(guān)系模式中存在：學(xué)號系名，系名系主任。則：學(xué)號系主任。由于鍵碼“學(xué)號”與非主屬性“系主任”之間存在傳遞函數(shù)依賴，所以學(xué)生_系3NF。如果對學(xué)生_系關(guān)系按方法二的要求進行分解，分解后的關(guān)系模式為： 學(xué)生(學(xué)號，姓名，年齡，性別，系名)； 教學(xué)系(系名，系主任).顯然分解后的各子模式均屬于3NF。 934. 關(guān)系模式分解的方法在這里強調(diào)一點：上面介紹的解決部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴的模式的分解方法均為既具有無損連接性，又具有函數(shù)依賴保持性的規(guī)