現(xiàn)代微型計算機(jī)與接口教程(第2版)楊文顯-第4章-關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論

1、現(xiàn)代微型計算機(jī)與接口教程( 第版) 楊文顯 - 第 4 章- 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論習(xí) 題一、選擇題1、C2、B3、C4、C5、A6、B7、A8、B9、D10、B二、填空題111第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論1、數(shù)據(jù)依賴主要包括 _函數(shù) _依賴、 _多值 _ 依賴和連接依賴。2、一個不好的關(guān)系模式會存在 _插入異常 _、_刪除異常 _和_修改復(fù)雜 _等弊端。3、設(shè) XY 為 R 上的一個函數(shù)依賴，若 _對任意 X 的真子集 X ,均無 XY 存在 _，則稱Y 完全函數(shù)依賴于X。4、設(shè)關(guān)系模式 R 上有函數(shù)依賴 XY 和 Y Z 成立，若

2、_Y 不包含于 X _且_YX 不成立_，則稱 Z 傳遞函數(shù)依賴于 X。5、設(shè)關(guān)系模式 R 的屬性集為 U，K 為 U 的子集，若 _K U 為完全函數(shù)依賴 _，則稱 K 為的候選鍵。6、包含 R 中全部屬性的候選鍵稱 _主屬性 _。不在任何候選鍵中的屬性稱_非主屬性 _。7、Armstrong 公理系統(tǒng)是 _有效 _的和 _完備_的。8、第三范式是基于 _函數(shù) _依賴的范式，第四范式是基于 _多值 _依賴的范式。112第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論9、關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系模式至少應(yīng)屬于_第一_范式。10、規(guī)范化過程，是通過投影分解，把 _一個范式級別較低的 _的關(guān)系模式“分解”為 _若干個范式

3、級別較高 _的關(guān)系模式。三、簡答題1、解釋下列術(shù)語的含義： 函數(shù)依賴、 平凡函數(shù)依賴、非平凡函數(shù)依賴、部分函數(shù)依賴、完全函數(shù)依賴、傳遞函數(shù)依賴、范式、無損連接性、依賴保持性。解：函數(shù)依賴：設(shè)關(guān)系模式 R（U，F(xiàn)），U 是屬性全集， F 是 U 上的函數(shù)依賴集， X 和 Y 是的子集，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 都有唯一的具體的值與之對應(yīng)，則稱 X 函數(shù)決定 Y ，或 Y 函數(shù)依賴于 X ，記 X Y 。我們稱 X 為決113第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論定因素， Y 為依賴因素。當(dāng) Y 不函數(shù)依賴于 X 時，記作： X Y。當(dāng) XY 且 YX 時

4、，則記作：X Y。平凡函數(shù)依賴：當(dāng)屬性集 Y 是屬性集 X 的子集時，則必然存在著函數(shù)依賴 XY ，這種類型的函數(shù)依賴稱為平凡的函數(shù)依賴。非平凡函數(shù)依賴： 如果 Y 不是 X 子集，則稱 X Y 為非平凡的函數(shù)依賴。完全函數(shù)依賴與部分函數(shù)依賴：設(shè)有關(guān)系模式 R（U），U 是屬性全集， X 和 Y 是 U 的子集，XY，并且對于 X 的任何一個真子集 X ，都有 X Y，則 稱 Y 對 X 完全函數(shù)依賴 （ FullFunctional Dependency）, 記作 X fY。如果對 X 的某個真子集X ，有 X Y，則稱 Y 對 X部 分 函 數(shù) 依 賴 （ PartialFunctiona

5、lDependency）, 記作 X p Y。傳遞函數(shù)依賴：設(shè)有關(guān)系模式 R（U），U是屬性全集，X，Y，Z 是 U的子集，若 XY（Y X），但 Y X，又 YZ，則稱 Z 對 X 傳遞函數(shù)依賴114第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論（ Transitive Functional Dependency） , 記作： X t Z。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

6、某范式名）。當(dāng)把某范式看成是滿足該范式的所有關(guān)系模式的集合時，各個范式之間的集合關(guān)系可以表示為： 5NF 4NF BCNF3NF 2NF 1NF。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，這種過程就叫規(guī)范化。無損連接性：設(shè)R（X，Y，Z），X 、Y、為不相交的屬性集合， 如果有 X Y 、X Z，則有 R（X ，Y，Z）=RX ，Y RX ，Z，其中 RX ，Y 表示關(guān)系 R 在屬性（ X，Y ）上的115第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論投影，即 R 等于兩個分別含決定因素 X 的投影關(guān)系（分別是 RX ，Y與 RX ，Z ）在 X 上的自然連接，這樣便保

7、證了關(guān)系 R 分解后不會丟失原有的信息，這稱作關(guān)系分解的無損連接性。依賴保持性：設(shè)有關(guān)系模式R（ U，F(xiàn)），ZU，則 Z 所涉及到的 F 中所有函數(shù)依賴為 F在 Z 上的投影，記為 Z（F），有 Z（F）=X Y(XY)F 且 XY? Z為函數(shù)依賴集 F 在上的投影。設(shè) R（U，F(xiàn)）的一個分解 R1，R2，Rk，如果 F 等價于 R1（F） R2（F）Rk（F），則稱分解 具有函數(shù)依賴保持性。檢驗一個分解是否具有依賴保持性，實際上是檢驗R1（F）R2（ F）Rk（F）是否覆蓋 F。2、給出 2NF、3NF、BCNF 的形式化定義，并說明它們之間的區(qū)別和聯(lián)系。解：1）2NF如果關(guān)系模式R1NF

8、，R（U，F(xiàn)）中的116第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論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 。2）3NF如果關(guān)系模式 R2NF，R（U， F）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。3）BCNF如果關(guān)系模式 R1NF，且所有的函數(shù)依賴XY（Y 不包含于 X，即 Y X ），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 F

9、orm ）, 記作 RBCNF。4）區(qū)別和聯(lián)系1）BCNF3NF 2NF2）BCNF、3NF與 2NF均是針對函數(shù)依賴而定義劃分的。 2NF 、3NF和 BCNF是在函數(shù)依賴的條件下對模式分解所能達(dá)到的分離程度的117第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論測度。 一個模 式中 的關(guān)系 模式 如果都 屬于BCNF，那么在函數(shù)依賴范疇內(nèi)，它已實現(xiàn)了徹底的分離，已消除了插入和刪除異常。3、什么叫關(guān)系模式分解？為什么要做關(guān)系模式分解？模式分解要遵循什么準(zhǔn)則？解：1）關(guān)系模式分解： 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，這種過程就叫關(guān)系模式分解又叫關(guān)系模式規(guī)范化。2）

10、做關(guān)系模式分解是因為： 不好的關(guān)系往往內(nèi)容“包羅萬象”，內(nèi)容太雜了。實現(xiàn)了信息的某種程度的分離，必須把“包羅萬象”的關(guān)系模式，分解為若干內(nèi)容單一，結(jié)合緊密的關(guān)系模式，才能使關(guān)系表現(xiàn)出更好的操作性能，避免出現(xiàn)各種異常問題的產(chǎn)生。3）模式分解要按需遵循模式分解的無損連接性或模式分解的依賴保持性。118第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論4、試證明全碼的關(guān)系必是 3NF ，也必是 BCNF 。證明：1）設(shè)有關(guān)系 R（U，F(xiàn)），因為 R含全碼，所以 U 中的屬性均為主屬性，即 R 不含任何非主屬性。根據(jù) 3NF 的定義， R 中沒有非主屬性對碼有傳遞函數(shù)依賴存在。根據(jù)定義可下結(jié)論： R 3NF。證畢。2）采

11、用反證法，假設(shè) R BCNF。則按照定義 R 中必含有 XY（Y X ），其中 X U，Y 包含于 U， X 不含碼。在 XY 的兩邊同時并上 U-Y，得：X(U-Y) U。顯然 X(U-Y) U 或 X(U-Y) U。這與題中已知條件關(guān)系 R 為全碼相矛盾。假設(shè)BCNF不成立，本題得證。5、要建立關(guān)于系、學(xué)生、班級、研究會等119第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論信息的一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫。規(guī)定：一個系有若干專業(yè)、每個專業(yè)每年只招一個班，每個班有若干學(xué)生，一個系的學(xué)生住在同一個宿舍區(qū)。每個學(xué)生可參加若干研究會，每個研究會有若干學(xué)生。學(xué)生參加某研究會，有一個入會年份。描述學(xué)生的屬性有：學(xué)號、姓名、出生年

12、月、系名、班號、宿舍區(qū)。描述班級的屬性有： 班號、專業(yè)名、系名、人數(shù)、入校年份。描述系的屬性有：系號、系名、系辦公室地點、人數(shù)。描述研究會的屬性有：研究會名、成立年份、地點、人數(shù)。試給出上述數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模式；寫出每個關(guān)系的最小依賴集（即基本的函數(shù)依賴集，不是導(dǎo)出的函數(shù)依賴）；指出是否存在傳遞函數(shù)依賴；對于函數(shù)依賴左部是多屬性的情況，討論其函數(shù)依賴是完全函數(shù)依賴還是部分函數(shù)依賴，指出各關(guān)系的候選鍵、外部鍵。120第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論解：1）關(guān)系模式為：系（系號，系名，系辦公室地點， 宿舍區(qū)，人數(shù) ，系號系名，系號系辦公室地點，系名系辦公室地點，系 號宿舍區(qū) ）班級（ 班號，專業(yè)名，系

13、號，人數(shù) ，入校年份 ，班號專業(yè)名，班號系 號，班號入校年份，（專業(yè)名，入校年份）班號 ）學(xué)生（ 學(xué)號，姓名，出生年月 ，系號，班號，學(xué)號姓名，學(xué)號出生年月， 學(xué)號系號，學(xué)號班號 ，學(xué)號宿舍區(qū)，班號系號， ）入會（學(xué)號，研究會名，入會年份 ，（學(xué)號，研究會名）入會年份 ）研究會（ 研究會名，成立年份，地點 ，人數(shù)，研究會名成立年份， 研究會名地點 ）說明：人數(shù)可以不作為屬性， 能統(tǒng)計得到；宿舍區(qū)應(yīng)作為系的屬性；學(xué)生關(guān)系中的系號可由班號屬性通過班級關(guān)系得到，冗余可去。121第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論2）傳遞函數(shù)依賴有： 系號系辦公室地點； 學(xué)號宿舍區(qū)；3）以上關(guān)系模式中沒有部分函數(shù)依賴。系關(guān)

14、系中候選鍵為： 系號； 外部鍵為：無班級關(guān)系中候選鍵為： 班號、（專業(yè)名，入校年份）； 外部鍵為：系 號學(xué)生關(guān)系中候選鍵為：學(xué)號；外部鍵為：班號入會關(guān)系中候選鍵為： （學(xué)號，研究會名）外部鍵為：學(xué)號或 研究會名研究會關(guān)系中候選鍵為： 研究會名； 外部鍵為：無6、設(shè)有關(guān)系模式 R（A，B，C，D，E，F(xiàn)），函數(shù)依賴集 F=（A，B） E，（A， C）F，（A，D） B，BC，CD，求出 R 的所有候選關(guān)鍵字。122第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論解：的候選關(guān)鍵字有：（A、C）、（A、B）、（A、D）7、設(shè)有關(guān)系模式R（X，Y ，Z ），函數(shù)依賴集為F=（X，Y ）Z。請確定 SC 的范式等級，并證

15、明。解：的候選關(guān)鍵字有：（X，Y ）R 達(dá)到 BCNF 范式等級，按 BCNF 定義判定即可，具體略。8、設(shè)有關(guān)系模式 R（A，B，C，D，E，F(xiàn)），函數(shù)依賴集 F=A （B，C），（B，C） A，（B，C，D）（ E，F(xiàn)），EC。試問：關(guān)系模式 R 是否為 BCNF 范式，并證明結(jié)論。解：R 達(dá)不到 BCNF 范式。R 的候選關(guān)鍵字有：（A，D）、（B，C，D）、（B，E，D）按 BCNF 定義判定即可，具體略。123第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論9、設(shè)有關(guān)系模式 R（E，F(xiàn)，G，H），函數(shù)依賴 F=E G，G E，F(xiàn)（ E，G），H（E，G），（F，H） E1）求出 R 的所有候選關(guān)鍵字；

16、2）根據(jù)函數(shù)依賴關(guān)系，確定關(guān)系模式 R屬于第幾范式；3）將 R 分解為 3NF，并保持無損連接性和函數(shù)依賴保持性；4）求出 F 的最小函數(shù)依賴集。解：1）R 的候選關(guān)鍵字為：（F，H）2）R 為： 1NF3）分解為：E，G， EG，GE ）、（F，E，F(xiàn)E ）、（H ，G ，H G）、（F，H ，）（4）最小函數(shù)依賴集為： EG，GE，F(xiàn)G，HG 124第 4 章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論按定理 4.3,求最小函數(shù)依賴集步驟：F=E G，GE，F(xiàn)（ E，G），H（E，G），（F，H） E=EG，GE，F(xiàn)G，HE，HG，（ F，H） E=EG，GE，F(xiàn)G，HG10、試問下列關(guān)系模式最高屬于第幾范式，并解釋其原因。1）R（A，B，C，D），F(xiàn)=B D，ABC。2） R（A，B， C，D，