學(xué)習(xí)情景2 數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)情景2數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)ER圖的組成元素

ER模型是一種用圖形表示數(shù)據(jù)及其聯(lián)系的方法，ER模型通過(guò)ER圖來(lái)表示。ER圖包括三個(gè)組成元素，分別是實(shí)體、聯(lián)系和屬性。ER圖繪制簡(jiǎn)單，圖符較少，簡(jiǎn)單易懂，可以快速建立待開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的概念模型。ER圖的組成元素

實(shí)體實(shí)體(Entity)是現(xiàn)實(shí)世界中客觀存在的，而且可以相互區(qū)別的事物或活動(dòng)的抽象。例如，一個(gè)公司，一門(mén)課程，一名學(xué)生、一次比賽。在ER圖中，實(shí)體用矩形框表示，矩形框內(nèi)寫(xiě)明實(shí)體的名稱(chēng)。

ER圖的組成元素

屬性屬性(Attribute)是描述實(shí)體或聯(lián)系中的一種特征。一個(gè)實(shí)體或聯(lián)系通常具有多個(gè)特征，需要多個(gè)相應(yīng)屬性來(lái)描述。碼(Key)或鍵是屬性的一種，它是實(shí)體間相互區(qū)別的一種惟一標(biāo)識(shí)。在ER圖中，屬性用橢圓形表示，橢圓形內(nèi)寫(xiě)明屬性的名稱(chēng)，用無(wú)向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來(lái)，一般用下劃線標(biāo)注作為主鍵的屬性。

ER圖的組成元素

聯(lián)系實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系(Relationship)通常指組成實(shí)體的各個(gè)屬性之間的關(guān)系，實(shí)體外部的聯(lián)系通常指不同實(shí)體間的關(guān)系。在ER圖中聯(lián)系用菱形表示，菱形內(nèi)寫(xiě)明聯(lián)系的名稱(chēng)，用無(wú)向邊分別與實(shí)體連接起來(lái)，在無(wú)向邊上注明聯(lián)系的類(lèi)型（1:1,1:n,m:n）如果聯(lián)系有屬性，則這些屬性同樣用橢圓表示，用無(wú)向邊與聯(lián)系連接起來(lái)。

ER圖的組成元素

聯(lián)系一對(duì)一聯(lián)系(One-to-One)如果一個(gè)實(shí)體A至多與一個(gè)實(shí)體B發(fā)生關(guān)系，反之亦然，則A與B兩個(gè)實(shí)體之間具有一對(duì)一聯(lián)系，簡(jiǎn)單記為1:1。

ER圖的組成元素

聯(lián)系一對(duì)多聯(lián)系(One-to-Many)如果一個(gè)實(shí)體A可以與多個(gè)（包含0個(gè)）實(shí)體B發(fā)生關(guān)系，而一個(gè)實(shí)體B至多與一個(gè)實(shí)體A發(fā)生關(guān)系，則A與B兩個(gè)實(shí)體之間具有一對(duì)多聯(lián)系，簡(jiǎn)單記為1:n。

ER圖的組成元素

聯(lián)系多對(duì)多的聯(lián)系(Many-to-Many)如果一個(gè)實(shí)體A可以與多個(gè)（包含0個(gè)）實(shí)體B發(fā)生關(guān)系，而一個(gè)實(shí)體B也可以與多個(gè)（包含0個(gè)）實(shí)體A發(fā)生關(guān)系，則A與B兩個(gè)實(shí)體之間具有多對(duì)多的聯(lián)系，簡(jiǎn)單記為m:n。

課程ER圖的組成元素

聯(lián)系除了實(shí)體之間存在聯(lián)系外，有時(shí)實(shí)體內(nèi)部也可能存在聯(lián)系。

ER圖的組成元素

聯(lián)系在某些情況下，還可能出現(xiàn)多個(gè)實(shí)體（大于兩個(gè)實(shí)體）之間存在聯(lián)系，這種聯(lián)系稱(chēng)為多元聯(lián)系，這與兩個(gè)實(shí)體之間的二元聯(lián)系相對(duì)應(yīng)。

ER圖的組成元素

ER圖實(shí)例

課程編號(hào)課程ER圖的組成元素思考1.請(qǐng)用ER圖表示下列關(guān)系，并在實(shí)體圖上標(biāo)明屬性。購(gòu)買(mǎi)（顧客編號(hào)，商品編號(hào)，購(gòu)買(mǎi)數(shù)量，購(gòu)買(mǎi)時(shí)間）顧客（顧客編號(hào)，顧客姓名，電話(huà)，地址）商品（商品編號(hào)，商品名稱(chēng)，價(jià)格）2.一個(gè)教室可以容納多個(gè)班級(jí)上課，但是一個(gè)班級(jí)只能在一個(gè)教室上課。識(shí)別其中的實(shí)體及聯(lián)系，并繪制相應(yīng)的ER圖。實(shí)體聯(lián)系模型的創(chuàng)建

實(shí)體聯(lián)系模型的創(chuàng)建過(guò)程分為兩個(gè)步驟局部ER圖設(shè)計(jì)全局ER圖設(shè)計(jì)及優(yōu)化實(shí)體聯(lián)系模型的創(chuàng)建

局部ER圖設(shè)計(jì)實(shí)體聯(lián)系模型的創(chuàng)建

確定范圍在設(shè)計(jì)局部時(shí)首先要確定局部ER圖設(shè)計(jì)的范圍，規(guī)模較大的軟件系統(tǒng)包括多個(gè)子系統(tǒng)。為了降低數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的難度，可以先設(shè)計(jì)每個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，繪制局部的ER圖，一個(gè)范圍即對(duì)應(yīng)一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)。實(shí)體聯(lián)系模型的創(chuàng)建

識(shí)別實(shí)體在確定的范圍內(nèi)，尋找和識(shí)別實(shí)體，確定實(shí)體的鍵。在需求文檔中根據(jù)人員、組織、物品、事件等名詞來(lái)尋找實(shí)體；實(shí)體找到后，給實(shí)體取一個(gè)合適的名稱(chēng)，給實(shí)體正確命名時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)實(shí)體之間的差別；根據(jù)實(shí)體的特點(diǎn)，標(biāo)識(shí)實(shí)體的主鍵。實(shí)體在哪里？實(shí)體聯(lián)系模型的創(chuàng)建

確定聯(lián)系對(duì)于識(shí)別出的實(shí)體，進(jìn)行兩兩組合，判斷實(shí)體之間是否存在聯(lián)系，聯(lián)系的類(lèi)型是1:1，1:n，m:n，如果是m:n的實(shí)體，考慮是否可以分解，增加關(guān)聯(lián)實(shí)體，使之成為1:n的聯(lián)系。實(shí)體聯(lián)系模型的創(chuàng)建

定義屬性屬性是描述實(shí)體的特征和組成相同實(shí)體的屬性應(yīng)該具有相同的數(shù)量、名稱(chēng)和數(shù)據(jù)類(lèi)型在實(shí)體的屬性中，去掉軟件系統(tǒng)不需要的屬性必要時(shí)，需要人為地增加屬性例如：當(dāng)實(shí)體缺少明確的主鍵，需要人為地設(shè)置主鍵如果實(shí)體和屬性之間沒(méi)有明顯的區(qū)別，能作為屬性對(duì)待的，盡量作為屬性對(duì)待定義屬性的基本原則是：屬性是不可再分的數(shù)據(jù)項(xiàng)屬性不能與其它實(shí)體產(chǎn)生聯(lián)系實(shí)體聯(lián)系模型的創(chuàng)建

全局ER圖設(shè)計(jì)及優(yōu)化局部ER圖設(shè)計(jì)好后，需要將所有的局部ER圖集成起來(lái)，形成一個(gè)全局ER圖。實(shí)體聯(lián)系模型的創(chuàng)建

全局ER圖設(shè)計(jì)及優(yōu)化合并不同的局部ER圖面向不同的應(yīng)用，可能由不同的人進(jìn)行設(shè)計(jì)或同一個(gè)人不同時(shí)間進(jìn)行設(shè)計(jì)各個(gè)局部ER圖可能存在許多不一致的地方，稱(chēng)之為沖突合并局部ER圖的主要目的是消除沖突實(shí)體聯(lián)系模型的創(chuàng)建

全局ER圖設(shè)計(jì)及優(yōu)化什么是沖突？屬性沖突：相同的屬性在不同的ER圖中屬性值的類(lèi)型、取值范圍或單位不同。命名沖突：相同的實(shí)體或?qū)傩栽诓煌木植縀R圖中有不同的名字，不同的實(shí)體或?qū)傩杂邢嗤拿?。結(jié)構(gòu)沖突：同一事物在不同的局部ER圖中，有的作為實(shí)體，有的作為屬性；相同的實(shí)體在不同的局部ER圖中屬性的個(gè)數(shù)不一致；同一實(shí)體的在局部ER圖中鍵不同；實(shí)體間的聯(lián)系在不同的局部ER圖中聯(lián)系的類(lèi)型不同。實(shí)體聯(lián)系模型的創(chuàng)建思考在某數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，商品價(jià)格在有些地方使用“元”為單位，有些地方使用“萬(wàn)元”為單位，這種不一致現(xiàn)象稱(chēng)為A.屬性沖突B.命名沖突C.結(jié)構(gòu)沖突D.實(shí)體沖突實(shí)體聯(lián)系模型的創(chuàng)建

全局ER圖設(shè)計(jì)及優(yōu)化重構(gòu)重構(gòu)的目的是消除不必要的冗余冗余屬性是指可以用其他屬性導(dǎo)出的屬性。冗余聯(lián)系是指可以通過(guò)其他實(shí)體之間的聯(lián)系導(dǎo)出的聯(lián)系。冗余屬性和冗余聯(lián)系容易破壞數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性，給數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)增加困難，應(yīng)該予以消除。以剛才學(xué)生信息和選課為例:大學(xué)生李四，是一名男生，1989.7出生，就讀于計(jì)算機(jī)071他選過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)和程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)兩門(mén)課程,成績(jī)?yōu)?0和80E-R圖實(shí)例課堂實(shí)踐步驟一:確定實(shí)體(Entity)學(xué)生課程E-R圖實(shí)例課堂實(shí)踐(Cont)步驟二:確定實(shí)體的屬性和碼學(xué)生課程學(xué)號(hào)姓名出生年月專(zhuān)業(yè)班級(jí)性別課程編號(hào)課程名稱(chēng)課程性質(zhì)學(xué)分E-R圖實(shí)例課堂實(shí)踐(Cont)步驟三:確定實(shí)體之間的關(guān)系與屬性學(xué)生課程學(xué)號(hào)姓名出生年月專(zhuān)業(yè)班級(jí)性別課程編號(hào)課程名稱(chēng)課程性質(zhì)學(xué)分選課成績(jī)mnE-R圖實(shí)例課堂實(shí)踐(Cont)步驟四:將多對(duì)多轉(zhuǎn)化成多個(gè)一對(duì)多學(xué)生課程學(xué)號(hào)姓名出生年月專(zhuān)業(yè)班級(jí)性別課程編號(hào)課程名稱(chēng)課程性質(zhì)學(xué)分成績(jī)m1選課學(xué)號(hào)課程編號(hào)選擇1擁有n一個(gè)實(shí)例用E-R圖表示某個(gè)工廠物資管理的概念模型實(shí)體倉(cāng)庫(kù)：倉(cāng)庫(kù)號(hào)、面積、電話(huà)號(hào)碼零件：零件號(hào)、名稱(chēng)、規(guī)格、單價(jià)、描述供應(yīng)商：供應(yīng)商號(hào)、姓名、地址、電話(huà)號(hào)碼、帳號(hào)項(xiàng)目：項(xiàng)目號(hào)、預(yù)算、開(kāi)工日期職工：職工號(hào)、姓名、年齡、職稱(chēng)

實(shí)體之間的聯(lián)系如下：

(1)一個(gè)倉(cāng)庫(kù)可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個(gè)倉(cāng)庫(kù)中。倉(cāng)庫(kù)和零件具有多對(duì)多的聯(lián)系。用庫(kù)存量來(lái)表示某種零件在某個(gè)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)量。(2)一個(gè)倉(cāng)庫(kù)有多個(gè)職工當(dāng)倉(cāng)庫(kù)保管員，一個(gè)職工只能在一個(gè)倉(cāng)庫(kù)工作，倉(cāng)庫(kù)和職工之間是一對(duì)多的聯(lián)系。職工實(shí)體型中具有一對(duì)多的聯(lián)系(3)職工之間具有領(lǐng)導(dǎo)-被領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系。即倉(cāng)庫(kù)主任領(lǐng)導(dǎo)若干保管員。(4)供應(yīng)商、項(xiàng)目和零件三者之間具有多對(duì)多的聯(lián)系ER模型與關(guān)系模型的映射ER模型與關(guān)系模型的映射

概念模型（ER模型）向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)化就是將用ER圖表示的實(shí)體、實(shí)體屬性和實(shí)體聯(lián)系映射為關(guān)系模式，具體而言就是映射為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(RDBMS)所支持的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，構(gòu)造系統(tǒng)的邏輯數(shù)據(jù)模型。ER模型與關(guān)系模型映射的目的是根據(jù)ER模型生成關(guān)系（表），并確定關(guān)系的屬性（列）。ER模型與關(guān)系模型的映射

映射原則實(shí)體映射每個(gè)獨(dú)立實(shí)體映射為一個(gè)關(guān)系，即二維表，關(guān)系的鍵即為實(shí)體的鍵。學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，學(xué)分）\學(xué)號(hào)姓名性別年齡學(xué)分S001白玉芬女19123S002唐嘉芝女1867S003劉健鵬男21120S004田洋男1997S005申一雅男1862ER模型與關(guān)系模型的映射

映射原則聯(lián)系映射一對(duì)一聯(lián)系：在一對(duì)一聯(lián)系中，兩個(gè)實(shí)體轉(zhuǎn)換為關(guān)系，在兩實(shí)體對(duì)應(yīng)的任一關(guān)系中多設(shè)一個(gè)屬性作為外鍵（此外鍵是與之關(guān)聯(lián)的實(shí)體的主鍵）。ER模型與關(guān)系模型的映射

映射原則聯(lián)系映射一對(duì)一聯(lián)系系主任編號(hào)姓名性別年齡職稱(chēng)DD001李強(qiáng)生男46教授DD002趙德勝男42教授DD003王海洋男38高級(jí)工程師DD004劉玉明女45教授系編號(hào)系名聯(lián)系電話(huà)地址系主任編號(hào)D001外語(yǔ)系87323123BigCollege大道123號(hào)DD001D002工商系87323234BigCollege大道234號(hào)DD002D003計(jì)算機(jī)系87323688BigCollege大道688號(hào)DD003D004建筑系87323666BigCollege大道666號(hào)DD004ER模型與關(guān)系模型的映射

映射原則聯(lián)系映射一對(duì)多聯(lián)系：在一對(duì)多聯(lián)系中，兩個(gè)實(shí)體轉(zhuǎn)換為關(guān)系，把“一”方實(shí)體的主鍵加入“多”方實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系中作為外鍵，若聯(lián)系包含屬性，則將聯(lián)系的屬性也加入“多”方實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系中。ER模型與關(guān)系模型的映射

映射原則聯(lián)系映射一對(duì)多聯(lián)系專(zhuān)業(yè)編號(hào)專(zhuān)業(yè)名專(zhuān)業(yè)帶頭人姓名M001日語(yǔ)王金寶M002英語(yǔ)陳龍M003阿拉伯語(yǔ)何炅新M004工商管理任德華學(xué)號(hào)姓名性別年齡專(zhuān)業(yè)編號(hào)S001白玉芬女19M001S002唐嘉芝女18M001S003劉健鵬男21M001S004田洋男19M002S005申一雅男18M002S006范力男19M003S007高紅女20M004實(shí)體聯(lián)系模型的創(chuàng)建思考為什么不將學(xué)生表中的學(xué)號(hào)移至專(zhuān)業(yè)表？ER模型與關(guān)系模型的映射

映射原則聯(lián)系映射多對(duì)多聯(lián)系：在多對(duì)多聯(lián)系中，兩個(gè)實(shí)體轉(zhuǎn)換為關(guān)系，再為聯(lián)系單獨(dú)建立一個(gè)關(guān)系，聯(lián)系的屬性即為對(duì)應(yīng)的關(guān)系的屬性，該關(guān)系中包含聯(lián)系雙方實(shí)體的主鍵，關(guān)系的主鍵為各實(shí)體主鍵的組合。ER模型與關(guān)系模型的映射

映射原則聯(lián)系映射多對(duì)多聯(lián)系學(xué)號(hào)姓名性別年齡已獲學(xué)分S001白玉芬女19123S002唐嘉芝女1867S003劉健鵬男21120S004田洋男1997課程編號(hào)課程名稱(chēng)開(kāi)課時(shí)間學(xué)分C001微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)2009-3-12C002大學(xué)英語(yǔ)2009-3-14C003建筑藝術(shù)2009-3-163C004計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2009-3-252學(xué)號(hào)課程編號(hào)考試成績(jī)S001C00190S001C00254S002C00367S002C00167S003C00266S004C00498課程編號(hào)課程ER模型與關(guān)系模型的映射

映射原則聯(lián)系映射多元聯(lián)系：如果存在多元聯(lián)系，則聯(lián)系單獨(dú)轉(zhuǎn)換成一個(gè)關(guān)系，且該關(guān)系中包含各個(gè)關(guān)聯(lián)實(shí)體的主鍵和聯(lián)系的屬性，關(guān)系的主鍵為各關(guān)聯(lián)實(shí)體主鍵的組合。ER模型與關(guān)系模型的映射

映射原則關(guān)系合并如果存在主鍵相同的關(guān)系，為了減少系統(tǒng)中關(guān)系表的個(gè)數(shù)，可以合并這些關(guān)系。關(guān)系規(guī)范化——范式關(guān)系規(guī)范化的目的和意義一個(gè)好的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)所遵循的標(biāo)準(zhǔn)：每個(gè)表應(yīng)提供一個(gè)惟一的標(biāo)識(shí)符，用來(lái)區(qū)分不同的行每個(gè)表應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)單個(gè)實(shí)體類(lèi)型的數(shù)據(jù)每個(gè)表不應(yīng)該出現(xiàn)值全部相同的行（或列）盡量避免接受NULL值（空值）的列盡量避免值重復(fù)關(guān)系規(guī)范化過(guò)程用形式更為簡(jiǎn)潔、結(jié)構(gòu)更加規(guī)范的關(guān)系模式取代原有關(guān)系模式的過(guò)程關(guān)系規(guī)范化的目的和意義實(shí)例分析將專(zhuān)業(yè)和系兩個(gè)實(shí)體存放在一個(gè)表內(nèi)majorNomajorNamemajorLeaderdepNamedepDeanNameM001日語(yǔ)王金寶外語(yǔ)系李強(qiáng)生M002英語(yǔ)陳龍外語(yǔ)系李強(qiáng)生M003阿拉伯語(yǔ)何炅新外語(yǔ)系李強(qiáng)生M004工商管理任德華工商系趙德勝M(fèi)005金融張學(xué)斌工商系趙德勝M(fèi)006國(guó)際貿(mào)易李東生工商系趙德勝M(fèi)007經(jīng)濟(jì)學(xué)錢(qián)海波工商系趙德勝M(fèi)008軟件工程朱曉明計(jì)算機(jī)系王海洋M009計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劉少云計(jì)算機(jī)系王海洋M010建筑學(xué)白意愿建筑系劉玉明關(guān)系規(guī)范化的目的和意義實(shí)例分析數(shù)據(jù)冗余：數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的重復(fù)存放稱(chēng)為數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)冗余導(dǎo)致的問(wèn)題：浪費(fèi)存儲(chǔ)空間可能造成數(shù)據(jù)的不一致性，產(chǎn)生插入、刪除和更新異常增加了插入、刪除和更新數(shù)據(jù)的時(shí)間majorNomajorNamemajorLeaderdepNamedepDeanNameM001日語(yǔ)王金寶外語(yǔ)系李強(qiáng)生M002英語(yǔ)陳龍外語(yǔ)系李強(qiáng)生M003阿拉伯語(yǔ)何炅新外語(yǔ)系李強(qiáng)生數(shù)據(jù)重復(fù)關(guān)系規(guī)范化的目的和意義實(shí)例分析插入異常：在不規(guī)范的數(shù)據(jù)表中插入數(shù)據(jù)時(shí)，由于實(shí)體完整性約束要求主鍵非空的限制，將會(huì)出現(xiàn)一些有用數(shù)據(jù)無(wú)法插入的情況majorNomajorNamemajorLeaderdepNamedepDeanNameM001日語(yǔ)王金寶外語(yǔ)系李強(qiáng)生M002英語(yǔ)陳龍外語(yǔ)系李強(qiáng)生歷史系張大同主鍵不能為空，插入失敗關(guān)系規(guī)范化的目的和意義實(shí)例分析刪除異常在不規(guī)范的數(shù)據(jù)表中，刪除某條記錄會(huì)將其中一部分有用數(shù)據(jù)一起刪除有用數(shù)據(jù)被刪除majorNomajorNamemajorLeaderdepNamedepDeanNameM009計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劉少云計(jì)算機(jī)系王海洋M010建筑學(xué)白意愿建筑系劉玉明關(guān)系規(guī)范化的目的和意義實(shí)例分析更新異常在不規(guī)范的數(shù)據(jù)表中修改某條記錄的特定分量，而其它記錄中的等值分量不能同步更新，則會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致majorNomajorNamemajorLeaderdepNamedepDeanNameM001日語(yǔ)王金寶外語(yǔ)系李強(qiáng)生M002英語(yǔ)陳龍外語(yǔ)系李強(qiáng)生M003阿拉伯語(yǔ)何炅新外語(yǔ)系劉強(qiáng)生數(shù)據(jù)不一致關(guān)系規(guī)范化的目的和意義設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的方法：憑借經(jīng)驗(yàn)和常識(shí)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)初步設(shè)計(jì)使用一些系統(tǒng)方法（如：規(guī)范化理論）來(lái)降低冗余，從而使數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)更為合理關(guān)系規(guī)范化是數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)的指南，它是基于函數(shù)依賴(lài)和范式的函數(shù)依賴(lài)數(shù)據(jù)依賴(lài)屬性之間相互依賴(lài)、相互制約的關(guān)系被稱(chēng)為數(shù)據(jù)依賴(lài)

關(guān)系模式中的最常見(jiàn)的數(shù)據(jù)依賴(lài)為：函數(shù)依賴(lài)函數(shù)依賴(lài)(FunctionalDependencies)學(xué)生關(guān)系（學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，專(zhuān)業(yè)編號(hào)，已取得總學(xué)分）

學(xué)號(hào)→姓名學(xué)號(hào)→性別學(xué)號(hào)→年齡學(xué)號(hào)→專(zhuān)業(yè)編號(hào)學(xué)號(hào)→已取得總學(xué)分函數(shù)依賴(lài)函數(shù)依賴(lài)的定義已知：X和Y是關(guān)系R中兩個(gè)屬性（或?qū)傩越M）若對(duì)于X的任何一個(gè)值，只有一個(gè)Y的值與之對(duì)應(yīng)，則稱(chēng)Y函數(shù)依賴(lài)于X，記為：X→Y，X被稱(chēng)為決定因子任何屬性都函數(shù)依賴(lài)于候選鍵，所有候選鍵都是決定因子例子：定義1設(shè)R＝R(A1,A2,…,An)是一個(gè)關(guān)系模式(A1,A2,…,An是R的屬性)，X∈{A1,A2,…,An}，Y∈{A1,A2,…,An}，即X和Y是R的屬性子集，T1、T2是R的兩個(gè)任意元組，即T1＝T1(A1,A2,…,An)，T2＝T2(A1,A2,…,An)，如果當(dāng)T1(X)＝T2(X)成立時(shí)，總有T1(Y)＝T2(Y)，則稱(chēng)X決定Y，或稱(chēng)Y函數(shù)依賴(lài)于X。記為：X→Y。函數(shù)依賴(lài)的基本概念定義2R，X，Y如定義1所設(shè)，如果X→Y成立，但對(duì)X的任意真子集X1，都有X1→Y不成立，稱(chēng)Y完全函數(shù)依賴(lài)于X，否則，稱(chēng)Y部分函數(shù)依賴(lài)于X。定義3設(shè)X，Y，Z是關(guān)系模式R的不同屬性集，若X→Y(并且Y→X不成立)，Y→Z，稱(chēng)X傳遞決定Z，或稱(chēng)Z傳遞函數(shù)依賴(lài)于X。范式范式的定義范式（NormalFormula：NF）是表結(jié)構(gòu)在優(yōu)化時(shí)必須滿(mǎn)足的一些規(guī)則最重要的范式包括：第一范式（1NF）第二范式（2NF）第三范式（3NF）Boyce-Code范式（BCNF）范式范式的特征E.F.Codd把關(guān)系模式應(yīng)滿(mǎn)足的規(guī)則劃分成幾級(jí)，每一級(jí)稱(chēng)為一個(gè)范式范式的等級(jí)越高，應(yīng)滿(mǎn)足的條件也越嚴(yán)規(guī)范化一個(gè)低級(jí)范式的關(guān)系模式，通過(guò)分解（投影）方法可以轉(zhuǎn)換成若干高一級(jí)范式的關(guān)系模式，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為規(guī)范化1NF

2NF

3NF

BCNF

第一范式第一范式定義若關(guān)系R中的每個(gè)屬性（列）都是不可再分的，并且每個(gè)屬性都是單值的，則稱(chēng)關(guān)系R滿(mǎn)足第一范式，記為：R∈1NF屬性不可再分：1NF中不能出現(xiàn)子屬性屬性值為單值：每個(gè)單元格中不允許出現(xiàn)一個(gè)以上的數(shù)據(jù)1NF是對(duì)關(guān)系的最低要求，不滿(mǎn)足1NF的關(guān)系是非規(guī)范化的關(guān)系第一范式實(shí)例分析提出/分析問(wèn)題

teacherNoteacherNameteacherTitleteacherTelofficeTelhomeTelT001夏玉明講師8123498181231231T002李娟教授8123498688712136T003王筱琳講師8123498188245178T004劉明輝劉明浩副教授8123498186570081T005唐勇副教授8123498283226315T006黃潔講師8123498282225743T007曾惠副教授8123498288710038T008趙文波教授8123498688461136非規(guī)范化第一范式實(shí)例分析問(wèn)題求解

teacherNoteacherNameteacherTitleofficeTelhomeTelT001夏玉明講師8123498181231231T002李娟教授8123498688712136T003王筱琳講師8123498188245178T004劉明輝副教授8123498186570081T005唐勇副教授8123498283226315T006黃潔講師8123498282225743T007曾惠副教授8123498288710038T008趙文波教授8123498688461136T009劉明浩副教授8123498186570081第二范式第二范式定義若關(guān)系R∈1NF，并且每個(gè)非主屬性都函數(shù)依賴(lài)于整個(gè)候選鍵，而不是依賴(lài)于部分候選鍵，則稱(chēng)關(guān)系R滿(mǎn)足第二范式，記為：R∈2NF1NF轉(zhuǎn)化為2NF：優(yōu)先判斷主鍵的規(guī)范性將依賴(lài)部分鍵的非主屬性和所依賴(lài)部分鍵組成一個(gè)關(guān)系將依賴(lài)整個(gè)鍵的非主屬性和整個(gè)鍵組成另一個(gè)關(guān)系第二范式實(shí)例分析提出問(wèn)題：滿(mǎn)足1NF，不滿(mǎn)足2NF

stuNostuNamestuSexstuAgeclassNoclassCourseNameclassStartTimescoreS001白玉芬女19C001微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)2008-3-178S001白玉芬女19C002大學(xué)英語(yǔ)2008-3-167S001白玉芬女19C005操作系統(tǒng)2009-4-6S002唐嘉芝女18C001微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)2008-3-192S003劉健鵬男21C006數(shù)據(jù)庫(kù)原理2009-4-897S004田洋男19C001微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)2008-3-166S004田洋男19C002大學(xué)英語(yǔ)2008-3-165S004田洋男19C003建筑藝術(shù)2008-3-1663S004田洋男19C004計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2008-3-2571S005申一雅男18C004計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2008-3-2559S005申一雅男18C005操作系統(tǒng)2009-4-6S006范力男19C005操作系統(tǒng)2009-4-6S007高紅女20C005操作系統(tǒng)2009-4-6S008張埔濤男18C005操作系統(tǒng)2009-4-6S009蒲惠妃女19C005操作系統(tǒng)2009-4-6第二范式實(shí)例分析分析問(wèn)題：插入異常：在一個(gè)學(xué)生未選擇任何課程時(shí)，該學(xué)生信息不能被插入更新異常：對(duì)于給定的學(xué)生，學(xué)號(hào)、性別、姓名和年齡重復(fù)多次；對(duì)于給定的班級(jí)，課程名稱(chēng)、開(kāi)課時(shí)間重復(fù)多次刪除異常：當(dāng)需要?jiǎng)h除某個(gè)學(xué)生的信息時(shí)，與該學(xué)生相關(guān)的班級(jí)信息將被刪除；刪除班級(jí)信息時(shí)，選該班級(jí)課程的學(xué)生信息也將被刪除，這種刪除將造成一些信息的丟失第二范式實(shí)例分析問(wèn)題求解stuNostuNamestuSexstuAgeS001白玉芬女19S002唐嘉芝女18S003劉健鵬男21S004田洋男19S005申一雅男18S006范力男19S007高紅女20S008張埔濤男18S009蒲惠妃女19classNoclassCourseNameclassStartTimeC001微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)2008-3-1C002大學(xué)英語(yǔ)2008-3-1C003建筑藝術(shù)2008-3-16C004計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2008-3-25C005操作系統(tǒng)2009-4-6C006數(shù)據(jù)庫(kù)原理2009-4-8stuNoclassNoscoreS001C00178S001C00267S001C005S002C00192S003C00697S004C00166S004C00265S004C00363S004C00471S005C00459S005C005S006C005S007C005S008C005S009C005滿(mǎn)足2NF第二范式

思考在按照2NF要求分解之后的關(guān)系模式中，確定學(xué)生表、班級(jí)表和選課表的主鍵和外鍵。第三范式第三范式定義若關(guān)系R∈2NF，并且它的非主屬性只函數(shù)依賴(lài)于候選鍵，而不依賴(lài)于其它非主屬性，則稱(chēng)R滿(mǎn)足第三范式，記為：R∈3NF2NF轉(zhuǎn)化為3NF：將不只依賴(lài)于鍵的非主屬性和所依賴(lài)的非主屬性組成一個(gè)關(guān)系原有關(guān)系中去掉那些不只依賴(lài)于鍵的非主屬性，剩余部分組成一個(gè)關(guān)系第三范式實(shí)例分析提出問(wèn)題：滿(mǎn)足2NF，不滿(mǎn)足3NFstuNostuNamestuSexstuAgemajorNomajorNamemajorLeaderS001白玉芬女19M001日語(yǔ)王金寶S002唐嘉芝女18M001日語(yǔ)王金寶S003劉健鵬男21M001日語(yǔ)王金寶S004田洋男19M001日語(yǔ)王金寶S005申一雅男18M001日語(yǔ)王金寶S006范力男19M002英語(yǔ)陳龍S007高紅女20M002英語(yǔ)陳龍S008張埔濤男18M002英語(yǔ)陳龍S009蒲惠妃女19M003阿拉伯語(yǔ)何炅新第三范式實(shí)例分析分析問(wèn)題插入異常：如果一個(gè)專(zhuān)業(yè)沒(méi)有學(xué)生時(shí)不能插入該專(zhuān)業(yè)的信息更新異常：對(duì)于給定的專(zhuān)業(yè)，專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)和專(zhuān)業(yè)帶頭人姓名重復(fù)多次出現(xiàn)，產(chǎn)生了數(shù)據(jù)冗余，如果一個(gè)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)帶頭人姓名發(fā)生變更，則與該專(zhuān)業(yè)相關(guān)的所有記錄都要更新，否則將造成同一專(zhuān)業(yè)其帶頭人不一致，引發(fā)更新異常。刪除異常：當(dāng)一個(gè)專(zhuān)業(yè)只有一個(gè)學(xué)生時(shí)，在刪除該學(xué)生信息的時(shí)候會(huì)將該專(zhuān)業(yè)的信息全部刪除，造成有效數(shù)據(jù)的丟失，引發(fā)刪除異常。第三范式實(shí)例分析問(wèn)題求解stuNostuNamestuSexstuAgemajorNoS001白玉芬女19M001S002唐嘉芝女18M001S003劉健鵬男21M001S004田洋男19M001S005申一雅男18M001S006范力男19M002S007高紅女20M002S008張埔濤男18M002S009蒲惠妃女19M003滿(mǎn)足3NFmajorNomajorNamemajorLeaderM001日語(yǔ)王金寶M002英語(yǔ)陳龍M003阿拉伯語(yǔ)何炅新第三范式思考在按照3NF要求分解之后的關(guān)系模式中，確定學(xué)生表和專(zhuān)業(yè)表的主鍵和外鍵。BC范式BC范式定義若關(guān)系R∈1NF，并且它的決定因子都是候選鍵，則稱(chēng)R滿(mǎn)足BC范式，記為：R∈BCNFBC范式實(shí)例分析提出問(wèn)題：滿(mǎn)足3NF，不滿(mǎn)足BCNFdepNodepNameproductNoaccountD001外語(yǔ)系P001100D001外語(yǔ)系P002120D001外語(yǔ)系P0032D001外語(yǔ)系P0046D002工商系P00180D002工商系P002100D003計(jì)算機(jī)系P00178D003計(jì)算機(jī)系P002160D004建筑系P00162BC范式實(shí)例分析分析問(wèn)題該關(guān)系中存在如下函數(shù)依賴(lài)：(depNo,productNo)→account(depName,productNo)→accountdepNo→depNamedepName→depNo候選鍵包括：（depNo,productNo）和（depName，productNo）主屬性包括：depNo、depName和productNo非主屬性包括：accountBC范式實(shí)例分析分析問(wèn)題——BCNF轉(zhuǎn)換方法將產(chǎn)生函數(shù)依賴(lài)關(guān)系的主屬性組成一個(gè)新關(guān)系組合剩余的屬性，合并相同的元組BC范式實(shí)例分析問(wèn)題求解depNoproductNoaccountD001P001100D001P002120D001P0032D001P0046D002P00180D002P002100D003P00178D003P002160D004P00162滿(mǎn)足BCNFdepNodepNameD001外語(yǔ)系D002工商系D003計(jì)算機(jī)系D004建筑系逆規(guī)范化通過(guò)規(guī)范化可以分解得到一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的表，但是在查詢(xún)時(shí)可能需要連接多個(gè)表，這造成了大量的數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯運(yùn)算，從而降低了查詢(xún)效率為了提高查詢(xún)效率，可以在特定的表中引入一些額外的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)允許存在合理的冗余逆規(guī)范化逆規(guī)范化的定義將兩個(gè)或多個(gè)滿(mǎn)足高范式的關(guān)系模式通過(guò)自然連接，重新合并成一個(gè)滿(mǎn)足較低范式的關(guān)系模式的過(guò)程稱(chēng)為逆規(guī)范化規(guī)范化和逆規(guī)范化是相互矛盾的，何時(shí)進(jìn)行規(guī)范化、何時(shí)進(jìn)行逆規(guī)范化、進(jìn)行到什么程度，在具體的應(yīng)用環(huán)境中，需要數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者仔細(xì)分析和平衡逆規(guī)范化需要設(shè)計(jì)者在關(guān)系中有意地引入一些冗余以改進(jìn)系統(tǒng)的查詢(xún)性能逆規(guī)范化實(shí)例分析提出問(wèn)題

stuNostuNamestuSexstuAgeS001白玉芬女19S002唐嘉芝女18stuNoCourseNoscoreS001C00178S001C00267S001C00356S002C00192CourseNoCourseNameCourseStartTimeCourseCreditC001微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)2008-3-12C002大學(xué)英語(yǔ)2008-3-14C003建筑藝術(shù)2008-3-162

計(jì)算stuNo=‘S001’學(xué)生的已獲學(xué)分，需要對(duì)三個(gè)表進(jìn)行連接逆規(guī)范化實(shí)例分析分析問(wèn)題查詢(xún)和計(jì)算過(guò)程在經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)編譯后，將會(huì)變成一個(gè)比較繁瑣的程序在后臺(tái)運(yùn)行，尤其在數(shù)據(jù)庫(kù)記錄非常多、用戶(hù)訪問(wèn)量很大的情況下將會(huì)造成用戶(hù)難以忍受的延遲。在表中適當(dāng)增加一定冗余，可以減少數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的負(fù)荷，提高查詢(xún)速度，如果需要經(jīng)常查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)學(xué)生已獲得學(xué)分，可以在原來(lái)的學(xué)生表中增加一個(gè)新的字段stuTotalCredi來(lái)表示已取得的總學(xué)分，雖然這樣設(shè)計(jì)在一定程度上會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的冗余，但是可以極大提高查詢(xún)速度。逆規(guī)范化實(shí)例分析問(wèn)題求解stuNostuNamestuSexstuAgestuTotalCreditS001白玉芬女196S002唐嘉芝女182增加一個(gè)新列來(lái)存儲(chǔ)學(xué)生已獲總學(xué)分小結(jié)設(shè)計(jì)不合理的數(shù)據(jù)庫(kù)存在數(shù)據(jù)冗余、插入異常、刪除異常和更新異常等一系列問(wèn)題。

一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)系都應(yīng)滿(mǎn)足一定的規(guī)范，才能構(gòu)造出好的關(guān)系數(shù)據(jù)模式，關(guān)系規(guī)范化的目的就是實(shí)現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。函數(shù)依賴(lài)涉及到平凡函數(shù)依賴(lài)、非平凡函數(shù)依賴(lài)、完全函數(shù)依賴(lài)、部分函數(shù)依賴(lài)、傳遞函數(shù)依賴(lài)等概念。根據(jù)一個(gè)關(guān)系模式的語(yǔ)義，可以求出其最小函數(shù)依賴(lài)集，確定各屬性之間的函數(shù)依賴(lài)關(guān)系，并求出關(guān)系的候選鍵。關(guān)系模式應(yīng)滿(mǎn)足的規(guī)范化程度分為幾級(jí)，每一級(jí)稱(chēng)為一個(gè)范式。第一范式是一個(gè)關(guān)系的最低規(guī)范化級(jí)別，第一范式要求屬性不能再分，即所有的屬性都是單值屬性。小結(jié)第二范式要求消除所有非主屬性對(duì)主屬性的部分函數(shù)依賴(lài)。如果滿(mǎn)足第一范式的關(guān)系中所有候選鍵都是單屬性，則滿(mǎn)足第二范式。第三范式要求消除非主屬性對(duì)主屬性的傳遞函數(shù)依賴(lài)。在關(guān)系規(guī)范化過(guò)程中，通常是先消除傳遞函數(shù)依賴(lài)，再消除部分函數(shù)依賴(lài)。BC范式要求消除關(guān)系中所有屬性對(duì)候選鍵的部分函數(shù)依賴(lài)和傳遞函數(shù)依賴(lài)。如果一個(gè)關(guān)系滿(mǎn)足第三范式，且它只有單個(gè)候選鍵，或者它的每個(gè)候選鍵都是單屬性，則該關(guān)系自然達(dá)到了BC范式。將兩個(gè)或多個(gè)滿(mǎn)足高范式的關(guān)系模式通過(guò)自然連接，重新合并成一個(gè)滿(mǎn)足較低范式的關(guān)系模式的過(guò)程稱(chēng)為逆規(guī)范化。逆規(guī)范化的目的是提高查詢(xún)效率，但勢(shì)必會(huì)增加關(guān)系表的個(gè)數(shù)，因此需要對(duì)規(guī)范化和逆規(guī)范化進(jìn)行折衷考慮，做到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)整體性能的最佳。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系模型的基本概念

關(guān)系（Relation）元組（Tuple）屬性（Attribute）關(guān)鍵字（Key）域（Domain）分量關(guān)系模式關(guān)系名（屬性1，屬性2，……屬性n）。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型什么是關(guān)系模型?關(guān)系模型的幾大基本元素和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?用二維表格結(jié)構(gòu)來(lái)表示實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的模型行元組學(xué)號(hào)姓名性別專(zhuān)業(yè)班級(jí)出生年月0001張三男計(jì)算機(jī)0711987.20002李楠女計(jì)算機(jī)0731988.3（主）關(guān)鍵字（主）碼屬性值域?qū)傩灾盗袑?shí)體關(guān)系（表）學(xué)生表關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系(Relation)就是二維表每個(gè)單元格中只有一個(gè)值stuNostuNamestuSexstuAgeS001白玉芬女19S002唐嘉芝女18S003劉健鵬男21S004田洋男19S005申一雅男18關(guān)系關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)屬性(Attribute)

關(guān)系中的列稱(chēng)為屬性stuNostuNamestuSexstuAgeS001白玉芬女19S002唐嘉芝女18S003劉健鵬男21S004田洋男19S005申一雅男18屬性關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)元數(shù)(Arity)

關(guān)系中屬性的個(gè)數(shù)稱(chēng)為元數(shù)（列數(shù)）stuNostuNamestuSexstuAgeS001白玉芬女19S002唐嘉芝女18S003劉健鵬男21S004田洋男19S005申一雅男18元數(shù)=4關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)元組(Tuple)

關(guān)系中每一行稱(chēng)作一個(gè)元組，也稱(chēng)為記錄stuNostuNamestuSexstuAgeS001白玉芬女19S002唐嘉芝女18S003劉健鵬男21S004田洋男19S005申一雅男18元組關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分量(Component)

元組中每一個(gè)屬性值稱(chēng)為元組的一個(gè)分量（單元格），一個(gè)元組是由n個(gè)元組分量組成stuNostuNamestuSexstuAgeS001白玉芬女19S002唐嘉芝女18S003劉健鵬男21S004田洋男19S005申一雅男18分量關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基數(shù)(Cordinality)

關(guān)系中元組的個(gè)數(shù)稱(chēng)為基數(shù)（行數(shù)）stuNostuNamestuSexstuAgeS001白玉芬女19S002唐嘉芝女18S003劉健鵬男21S004田洋男19S005申一雅男18基數(shù)=5關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)域(Domain)

屬性的取值范圍和取值類(lèi)型稱(chēng)為域性別={男，女}學(xué)生年齡={10,11,12,13,14,15,……,28,29,30}關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)鍵(Key)

鍵又稱(chēng)為碼，由一個(gè)或多個(gè)屬性組成候選鍵(CandidateKey)

在關(guān)系中能唯一標(biāo)識(shí)元組的最小屬性（或?qū)傩越M）一個(gè)關(guān)系可能有多個(gè)候選鍵主鍵(PrimaryKey)從候選鍵中任選一個(gè)來(lái)惟一標(biāo)識(shí)元組一個(gè)關(guān)系只能有一個(gè)主鍵用戶(hù)可以根據(jù)需要在候選鍵中選擇合適的作為主鍵關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

思考

指出下面關(guān)系的候選鍵和主鍵stuNostuIdentity（身份證號(hào)碼）stuNamestuSexstuAgeS001342245198906054522白玉芬女19S002165834199012054058唐嘉芝女18S003455245198808046027劉健鵬男21S004246248199006164311田洋男19S005172565198911055021申一雅男18關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)鍵(Key)

備用鍵(AlternateKey)除了主鍵外的其它候選鍵一個(gè)關(guān)系可以沒(méi)有備用鍵，也可以有一個(gè)或多個(gè)備用鍵外鍵(ForeignKey)如果關(guān)系R1中的一個(gè)屬性（或?qū)傩越M），其值均取自于另一個(gè)關(guān)系R2的主鍵值，則稱(chēng)該屬性（或?qū)傩越M）為R1的外鍵關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)外鍵majorNomajorNamemajorLe