關(guān)系模式規(guī)范化實(shí)例析解

關(guān)系模式規(guī)范化實(shí)例析解關(guān)系模式規(guī)范化實(shí)例析解關(guān)系模式規(guī)范化實(shí)例析解xxx公司關(guān)系模式規(guī)范化實(shí)例析解文件編號(hào)：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度關(guān)系模式規(guī)范化實(shí)例析解摘要：關(guān)系模式是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的重要組成部份，其規(guī)范化理論在整個(gè)模式設(shè)計(jì)中占有主導(dǎo)地位。下面我們?cè)噲D采用接近課堂教學(xué)的方式給出一個(gè)完整實(shí)例，希望對(duì)初學(xué)者有所幫助。關(guān)鍵詞：關(guān)系模式；規(guī)范化；函數(shù)依賴；范式眾所周知，關(guān)系模式是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的重要組成部份，其好壞直接影響關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。而關(guān)系模式的設(shè)計(jì)必須滿足一定的規(guī)范化要求，從而滿足不同的范式級(jí)別。[1],57)在指導(dǎo)關(guān)系模式的設(shè)計(jì)中，規(guī)范化理論占有著主導(dǎo)地位，其基本思想是：消除數(shù)據(jù)依賴中不合理的部份，使各關(guān)系模式達(dá)到某種程度的分離，使一個(gè)關(guān)系僅描述一個(gè)實(shí)體或者實(shí)體間的一種聯(lián)系。[2]關(guān)系模式及其規(guī)范化的理論是我們?cè)O(shè)計(jì)和優(yōu)化關(guān)系模式的指南。作為一種優(yōu)秀而成熟的理論，學(xué)習(xí)和實(shí)踐會(huì)有一定的難度，但在因特網(wǎng)和相關(guān)書(shū)籍中難得有比較全面的實(shí)例，給我們學(xué)習(xí)和實(shí)踐造成不便。下面，我們?cè)噲D采用接近課堂教學(xué)的方式給出一個(gè)完整的析解實(shí)例，以期對(duì)初學(xué)者有所幫助。一、實(shí)例假設(shè)某商業(yè)集團(tuán)數(shù)據(jù)庫(kù)中有一關(guān)系模式R（商店編號(hào)，商品編號(hào)，數(shù)量，部門(mén)編號(hào)，負(fù)責(zé)人），如果規(guī)定：（1）每個(gè)商店的每種商品只在一個(gè)部門(mén)銷售；（2）每個(gè)商店的每個(gè)部門(mén)只有一個(gè)負(fù)責(zé)人；（3）每個(gè)商店的每種商品只有一個(gè)庫(kù)存數(shù)量。試回答下列問(wèn)題：（1）根據(jù)上述規(guī)定，寫(xiě)出關(guān)系模式R的基本函數(shù)依賴；（2）找出關(guān)系模式R的候選關(guān)鍵字；（3）試問(wèn)關(guān)系模式R最高已經(jīng)達(dá)到第幾范式為什么（4）如果R已達(dá)3NF，是否已達(dá)BCNF若不是BCNF，將其分解為BCNF模式集。二、預(yù)處理為了方便，我們用代號(hào)代表每個(gè)屬性：A—商店編號(hào)B—商品編號(hào)C—部門(mén)編號(hào)D—數(shù)量E—負(fù)責(zé)人這樣，有關(guān)系模式：R（U，F(xiàn)）U={A，B，C，D，E}三、根據(jù)上述規(guī)定，寫(xiě)出關(guān)系模式R的基本函數(shù)依賴為了消除關(guān)系模式在操作上的異常問(wèn)題，優(yōu)化數(shù)據(jù)模式，我們需要對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行規(guī)范化處理。而首先需要做的就是函數(shù)依賴，以便能確切地反映實(shí)體內(nèi)部各屬性間的聯(lián)系。[2](P.經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)語(yǔ)義的分析我們得出下面的依賴關(guān)系：1．語(yǔ)義：每個(gè)商店的每種商品只在一個(gè)部門(mén)銷售，即已知商店和商品名稱可以決定銷售部門(mén)例：東店——海爾洗衣機(jī)———定在家電部銷售所以得出函數(shù)依賴：AB→C2．語(yǔ)義：每個(gè)商店的每個(gè)部門(mén)只有一個(gè)負(fù)責(zé)人，即已知商店和部門(mén)名稱可以決定負(fù)責(zé)人例：東店——家電部——部門(mén)經(jīng)理一定是張三所以得出函數(shù)依賴是：AC→E3．每個(gè)商店的每種商品只有一個(gè)庫(kù)存數(shù)量，即已知商店和商品名稱可以決定庫(kù)存數(shù)量例：東店——海爾洗衣機(jī)——庫(kù)存10臺(tái)所以得出函數(shù)依賴是：AB→D這樣：在關(guān)系模式R（U，F(xiàn)）中，基本函數(shù)依賴集是：F={AB→C，AC→E，AB→D}。四、找出關(guān)系模式R的候選關(guān)鍵字根據(jù)函數(shù)依賴和關(guān)鍵字的基本定義，我們可以說(shuō)：只有在最小函數(shù)依賴集中才能科學(xué)、正確地尋找候選關(guān)鍵字。那么何為最小函數(shù)依賴集又怎么求出F的最小函數(shù)依賴集呢根據(jù)函數(shù)依賴的相關(guān)定理我們得知：給定函數(shù)依賴集F，如果F中每一函數(shù)依賴X->Y∈F滿足：(1)X->Y的右邊Y為單個(gè)屬性(F為右規(guī)約的)；(2)F為左規(guī)約(即F中任一函數(shù)依賴X→Y∈F的左邊都不含多余屬性)；(3)F為非冗余的(即如果存在F的真子集F’，使得F’≡F，則稱F是冗余的，否則稱F是非冗余的)；則稱F為最小函數(shù)依賴集，或稱F是正則的。每一個(gè)函數(shù)依賴都等價(jià)于一個(gè)最小函數(shù)依賴集。[3]按照上面的三個(gè)條件進(jìn)行最小化處理，我們可得到一個(gè)求最小函數(shù)依賴集方法：第一步，為滿足條件1，根據(jù)分解性把右側(cè)是屬性組的函數(shù)依賴分解為單屬性的多個(gè)函數(shù)；第二步，為滿足條件2，逐一考察最新F中的函數(shù)依賴，消除左側(cè)冗余屬性；為滿足條件3，逐一考察最新F中函數(shù)依賴X->Y，檢查X->Y是否被F-{X->Y}所蘊(yùn)涵，如果是，則X->Y是冗余的，可以刪除。[4]所以，F(xiàn)的所謂最小函數(shù)依賴集就是去掉了多余依賴的F。按上面提供的算法依據(jù)具體計(jì)算如下：1．根據(jù)分解性先分解所有依賴的右邊為單屬性：可以看出：F={AB→C，AC→E，AB→D}中所有依賴的右邊已為單屬性。2．對(duì)所有依賴的左邊為多屬性的情況，消除左側(cè)冗余屬性：下面計(jì)算判斷AB→C中有無(wú)無(wú)關(guān)屬性：（1）設(shè)A→C，在F={AB→C，AC→E，AB→D}中計(jì)算A的閉包A+：首先，初始化A+={A}；經(jīng)觀察，在F={AB→C，AC→E，AB→D}中，屬性A不能“帶進(jìn)”任何屬性。即A的閉包A+就是{A}，也就是A+={A}，所以AB→C中B不是無(wú)關(guān)屬性。（2）設(shè)B→C，在F={AB→C，AC→E，AB→D}中計(jì)算B的閉包B＋：首先，初始化B＋={B}；經(jīng)觀察，在F={AB→C，AC→E，AB→D}中，屬性B不能“帶進(jìn)”任何屬性。即B的閉包B＋就是{B}，也就是B＋={B}，所以AB→C中A不是無(wú)關(guān)屬性。（3）同理，AC→E和AB→D中左邊亦無(wú)無(wú)關(guān)屬性。3、下面計(jì)算在F={AB→C，AC→E，AB→D}中有無(wú)冗余依賴：我們?nèi)サ鬉B→C，依賴集變?yōu)镕={AC→E，AB→D}。首先，初始化{AB}+={A，B}；在F={AC→E，AB→D}中，有AB→D，即AB可以“帶進(jìn)”D屬性，這時(shí){AB}+={A，B，D}；經(jīng)觀察已不能再“帶進(jìn)”其它屬性。即{AB}的閉包{AB}+就是{A，B，D}，也就是{AB}+={A，B，D}。因?yàn)閧A，B，D}中不包含C，所以我們說(shuō)AB→C不是冗余依賴。同理計(jì)算，AC→E和AB→D亦不是冗余依賴。到此，才能肯定F={AB→C，AC→E，AB→D}已是最小函數(shù)依賴集。4、尋找候選關(guān)鍵字也需要一定的計(jì)算，下面計(jì)算R的候選關(guān)鍵字：在F={AB→C，AC→E，AB→D}中，我們對(duì)所有屬性進(jìn)行歸類如下：L類屬性，即僅在依賴左邊出現(xiàn)的屬性：A，BR類屬性，即僅在依賴左邊出現(xiàn)的屬性：E，DLR類屬性，即既在依賴左邊又在依賴右邊出現(xiàn)的屬性：CN類屬性，即既不在依賴左邊又不在依賴右邊出現(xiàn)的屬性：無(wú)我們知道，L類屬性和N類屬性一定在候選關(guān)鍵字中，R類屬性一定不在候選關(guān)鍵字中。所以，A，B一定在候選關(guān)鍵字中，E，D一定不在候選關(guān)鍵字中。這是定性的結(jié)果。具體的候選關(guān)鍵字是什么呢首先，計(jì)算L類屬性AB的閉包：{A，B}+={A，B，D，C，E}，因?yàn)锳B的閉包{A，B，D，C，E}已經(jīng)包含了所有R的屬性，所以，{A，B}是唯一候選關(guān)鍵字。對(duì)于LR類屬性參與候選關(guān)鍵字的相關(guān)計(jì)算稍嫌復(fù)雜，但這里已經(jīng)找出了關(guān)系模式R{A，B，C，D，E}的唯一候選關(guān)鍵字。[3]五、關(guān)系模式R最高已經(jīng)達(dá)到第幾范式為什么很明顯，關(guān)系模式R（A，B，C，D，E）中的所有屬性值都是不可再分的原子項(xiàng)，所以該關(guān)系模式已滿足第一范式。[1]那么關(guān)系模式R（A，B，C，D，E）是否滿足2NF根據(jù)范式的相關(guān)定義我們得知：如果關(guān)系模式R（U，F(xiàn)）中的所有非主屬性都完全函數(shù)依賴于任一候選關(guān)鍵字，則該關(guān)系是第二范式。[1]從上面的分析我們知道R（A，B，C，D，E）的唯一候選關(guān)鍵字是{A，B}；非主屬性是：C、D、E；函數(shù)依賴集是{AB→C，AC→E，AB→D}。所以：AB→C例：東店——海爾洗衣機(jī)———定在家電部銷售AB→D例：東店——海爾洗衣機(jī)（——只在家電部銷售）——庫(kù)存10臺(tái)AB→E例：東店——海爾洗衣機(jī)（——賣海爾洗衣機(jī)的部門(mén)——家電部）——部門(mén)經(jīng)理是張三關(guān)系模式R（A，B，C，D，E）已滿足2NF。進(jìn)一步分析：非主屬性C、D、E之間不存在相互依賴，即關(guān)系模式R（A，B，C，D，E）不存在非主屬性對(duì)候選關(guān)鍵字的傳遞依賴，根據(jù)第三范式的定義，關(guān)系模式R（A，B，C，D，E）已滿足3NF。[1]六、R已達(dá)3NF，是否已達(dá)BCNF若不是BCNF，將其分解為BCNF模式集由BC范式的定義得知：如果關(guān)系模式每個(gè)決定因素都包含關(guān)鍵字（而不是被關(guān)鍵字所包含），則R滿足BC范式。[1]分析：在F={AB→C，AC→E，AB→D}中，有依賴AC→E的左邊{A，C}不包含候選關(guān)鍵字{A，B}，即AC→E是BCNF的違例。所以，關(guān)系模式R（A，B，C，D，E）不滿足BCNF。1、下面分解關(guān)系模式R（A，B，C，D，E）：分解3NF，有一定的規(guī)則。從BCNF違例AC→E入手，我們得到兩個(gè)新關(guān)系模式：R1（A，C，E）和R2（A，C，B，D）R1由違例的所有屬性組成，R2由違例的決定因素和R的其余屬性組成。即：R1（商店編號(hào)，部門(mén)編