第07章專題-數(shù)據(jù)庫設(shè)計

專題：數(shù)據(jù)庫設(shè)計1數(shù)據(jù)庫設(shè)計21用戶需求分析2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（ER圖）3邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計（關(guān)系模式）4物理結(jié)構(gòu)設(shè)計了解組織機構(gòu)了解各部門業(yè)務(wù)情況確定數(shù)據(jù)庫的信息組成1.用戶需求分析3兩大類數(shù)據(jù)模型2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（E-R圖）4DBMS支持的數(shù)據(jù)模型概念模型認識抽象信息世界機器世界現(xiàn)實世界中客觀對象的抽象過程現(xiàn)實世界現(xiàn)實世界概念模型數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員完成邏輯模型物理模型由DBMS完成概念模型邏輯模型數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員完成基本概念

(1)實體（Entity）

客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體?？梢允蔷唧w的人、事、物或抽象的概念。(2)屬性（Attribute）

實體所具有的某一特性稱為屬性。一個實體可以由若干個屬性來刻畫。

(3)碼（Key）

唯一標(biāo)識實體的屬性集稱為碼。

2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（E-R圖）5實體名稱屬性(4)域（Domain）

屬性的取值范圍稱為該屬性的域。(5)實體型（EntityType）

用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體稱為實體型(6)實體集（EntitySet）同型實體的集合稱為實體集2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（E-R圖）6(7)聯(lián)系（Relationship）

現(xiàn)實世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界中反映為實體內(nèi)部的聯(lián)系和實體之間的聯(lián)系實體型間聯(lián)系兩個實體型一對一聯(lián)系（1:1）三個實體型一對多聯(lián)系（1:n）多個實體型多對多聯(lián)系（m:n）

2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（E-R圖）7聯(lián)系兩個實體型間的聯(lián)系8實體型A聯(lián)系名實體型B111:1聯(lián)系實體型A聯(lián)系名實體型Bmnm:n聯(lián)系實體型A聯(lián)系名實體型B1n1:n聯(lián)系概念模型的表示方法很多實體－聯(lián)系方法(E-R方法)用E-R圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型E-R方法也稱為E-R模型2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（E-R圖）9概念模型的設(shè)計步驟2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（E-R圖）10邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計需求分析數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)字典

數(shù)據(jù)抽象、局部視圖的設(shè)計分E-R圖

視圖集成用戶滿意總E-R圖NoYes實例：教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫模型的設(shè)計2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（E-R圖）11練習(xí)1：

假如要為某基層單位建立一個“基層單位”數(shù)據(jù)庫。通過調(diào)查得出，用戶要求數(shù)據(jù)庫中存儲下列基本信息。部門：部門號，名稱，領(lǐng)導(dǎo)人編號；職工：職工號，姓名，性別，工資，職稱，照片，簡歷；工程：工程號，工程名，參加人數(shù)，預(yù)算，負責(zé)人；辦公室：地點，編號，電話。這些信息的關(guān)聯(lián)的語義為：每個部門有多個職工，每個職工只能在一個部門工作；每個部門只有一個領(lǐng)導(dǎo)人，領(lǐng)導(dǎo)人不能兼職；每個部門可以同時承擔(dān)若干工程項目，數(shù)據(jù)庫中應(yīng)記錄每個職工參加項目的日期；一個部門可有多個辦公室；每個辦公室只有一部電話；數(shù)據(jù)庫中還應(yīng)存放每個職工在所參加的工程項目中承擔(dān)的具體職務(wù)。要求：設(shè)計基層單位數(shù)據(jù)庫的概念模型。2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（E-R圖）12練習(xí)1參考答案：13領(lǐng)導(dǎo)部門職工n工作111辦公辦公室n1n工程承擔(dān)1負責(zé)參加nmn1具體職務(wù)日期實體倉庫：倉庫號、面積、電話號碼零件：零件號、名稱、規(guī)格、單價、描述供應(yīng)商：供應(yīng)商號、姓名、地址、電話號碼、帳號項目：項目號、預(yù)算、開工日期職工：職工號、姓名、年齡、職稱實體之間的聯(lián)系如下：

(1)一個倉庫可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個倉庫中。倉庫和零件具有多對多的聯(lián)系。用庫存量來表示某種零件在某個倉庫中的數(shù)量。(2)一個倉庫有多個職工當(dāng)倉庫保管員，一個職工只能在一個倉庫工作，倉庫和職工之間是一對多的聯(lián)系。職工實體型中具有一對多的聯(lián)系(3)職工之間具有領(lǐng)導(dǎo)-被領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系。即倉庫主任領(lǐng)導(dǎo)若干保管員。(4)供應(yīng)商、項目和零件三者之間具有多對多的聯(lián)系練習(xí)二：用E-R圖表示某個工廠物資管理的概念模型14練習(xí)二參考答案15邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計（關(guān)系模式）16實體實體集合及實體聯(lián)系相關(guān)屬性集合加工、轉(zhuǎn)換數(shù)文件據(jù)記錄庫相關(guān)數(shù)據(jù)項集合數(shù)據(jù)世界DBMS的數(shù)據(jù)模型信息世界E-R模型關(guān)系模式對關(guān)系的描述，用關(guān)系名(屬性1，屬性2，…屬性n)來表示。eg.

庫存（倉庫號，器件號，數(shù)量）倉庫（倉庫號，城市，面積）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計（關(guān)系模式）17轉(zhuǎn)換過程示意圖邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計（關(guān)系模式）18E-R圖關(guān)系模型1、實體相應(yīng)轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系，實體名稱作為關(guān)系名稱，該關(guān)系包括對應(yīng)實體的全部屬性，并確定出該關(guān)系的關(guān)鍵字。轉(zhuǎn)換方法和原則2、聯(lián)系

a.聯(lián)系具有屬性：聯(lián)系名作為關(guān)系名，發(fā)生聯(lián)系的實體的主關(guān)鍵字作為聯(lián)系的主關(guān)鍵字。

b.聯(lián)系不具有屬性：不帶有屬性的聯(lián)系可以去掉。轉(zhuǎn)換舉例一廠長號*姓名年齡廠長廠號*廠名地點工廠管理11廠長（廠長號，姓名，年齡）工廠（廠號，廠名，地點）管理（廠號，廠長號）轉(zhuǎn)換舉例二倉庫號*地點面積倉庫貨號*品名價格產(chǎn)品存放1n倉庫（倉庫號，地點，面積）產(chǎn)品（貨號，品名，價格）數(shù)量存放（倉庫號，貨號，數(shù)量）轉(zhuǎn)換舉例三學(xué)號*姓名年齡學(xué)生課程號*課程名學(xué)時數(shù)課程學(xué)習(xí)mn學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡）課程（課程號，課程名，學(xué)時數(shù)）成績學(xué)習(xí)（學(xué)號，課程號，成績）24nm學(xué)生課程選課學(xué)分課程號*課程名年齡姓名性別學(xué)號*練習(xí)：解釋下列E—R模型圖中各圖形和線條代表的含義，并將其轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式。數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化1、關(guān)系模型基礎(chǔ)及關(guān)系運算3、對數(shù)據(jù)依賴進行極小化處理4、確定關(guān)系模式分別屬于第幾范式5、確定模式是否進行合并或分解2、確定數(shù)據(jù)依賴關(guān)系模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型的組成要素：關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：實體及聯(lián)系統(tǒng)一用二維表表示（關(guān)系）。

關(guān)系操作

關(guān)系完整性約束查詢操作學(xué)號姓名年齡1姚明202張靚穎213成龍20關(guān)系模型實體完整性

參照完整性

用戶定義完整性選擇

投影

連接

除并

交

差積

增加

刪除

修改專門的關(guān)系運算傳統(tǒng)的集合運算更新操作1．屬性和域?qū)傩?-----用來描述事物特征。思考：用來描述學(xué)生特征的詞匯有哪些？關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)域----具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。例如：姓名的取值范圍是合法姓名的集合。學(xué)號的域是若干位數(shù)字組成的字符串的集合。性別的域是｛男｝，｛女｝?！⒁猓孩訇P(guān)系數(shù)據(jù)模型中，所有的屬性都應(yīng)是不可再分的原子數(shù)據(jù)的集合。②關(guān)系數(shù)據(jù)模型中，允許某些屬性值為空，即NULL。如：姓名、性別、年齡、籍貫、系別、專業(yè)學(xué)號姓名年齡性別系別專業(yè)01姚明26男體育籃球22王娜22女?dāng)?shù)學(xué)數(shù)教………………元組屬性基本概念及定義2．關(guān)系和元組設(shè)有一名為R的關(guān)系，它有屬性A1，A2，。。。，An，其對應(yīng)的域分別為D1，D2，。。。，Dn，則關(guān)系模式表示為：R（A1，A2，。。。，An）稱為關(guān)系R的模式。N為R的屬性的個數(shù)，稱為R的目或度?；靖拍罴岸x在關(guān)系模型中，實體及實體間的聯(lián)系用關(guān)系來表示。

如：學(xué)生、課程、學(xué)生修讀課程的考試三個實體間的關(guān)系在關(guān)系模型中表達如下：

學(xué)生（學(xué)號、姓名、性別、年齡、班級號）課程（課程號、課程名、周學(xué)時、學(xué)分）

考試（學(xué)號、課程號、成績）基本概念及定義例如：關(guān)于學(xué)生的關(guān)系模式：Student（學(xué)號，姓名，性別，出生年月，系別，專業(yè)）而其中某一個學(xué)生<06021，王娜，女，1986，數(shù)學(xué)系，信息與計算科學(xué)>就是關(guān)系Student的一個關(guān)系。所有學(xué)生的值構(gòu)成了關(guān)系的元組集合。結(jié)論：關(guān)系模式是型，是對關(guān)系的描述。關(guān)系是值，是關(guān)系模式的具體體現(xiàn)；關(guān)系模式是穩(wěn)定的。關(guān)系是變化的，關(guān)系是某一時刻關(guān)系模式的內(nèi)容。

注意：

1]在關(guān)系R中，元組的次序無關(guān)，但不能允許有相同的二個元組；屬性的次序無關(guān)。

2]一個關(guān)系可視為一個二維表。組成表的所有數(shù)據(jù)項都應(yīng)是不可再分的最小數(shù)據(jù)項。

3]關(guān)系對應(yīng)表

，

屬性對應(yīng)列

，

元組對應(yīng)行.3．碼/鍵候選碼/候選鍵――如果關(guān)系的某一個屬性或?qū)傩越M的值唯一地標(biāo)識一個元組。而其任何真子集無此性質(zhì)，則這個屬性或?qū)傩越M稱為該關(guān)系的候選碼?；靖拍罴岸x主碼/主鍵------一個關(guān)系R可有多個候選碼，若選中一個作為Key，則它就是主碼，每個元組的主鍵值應(yīng)是唯一的。主屬性------主碼的屬性，稱為主屬性。非主屬性-----不包含在候選碼中的屬性，稱為非主屬性。

教師編號姓名年齡學(xué)歷1aaa40本科2bbb26碩士3ccc28博士侯選碼：教師編號，姓名主碼：教師編號主屬性：教師編號非主屬性：年齡，學(xué)歷R例1：例2：①學(xué)生R（學(xué)號，姓名，性別，專業(yè)號）

②專業(yè)S（專業(yè)號，專業(yè)名）

其中：關(guān)系R的“專業(yè)號”屬性與關(guān)系S的主碼“專業(yè)號”相對應(yīng)，所以，“專業(yè)號”屬性是學(xué)生關(guān)系R的外碼。

基本概念及定義外碼------若關(guān)系R中的屬性或?qū)傩越MF并非該關(guān)系的碼，但它們與另外一個關(guān)系S的主碼相對應(yīng)，則稱其為該關(guān)系的外碼。并稱R為參照關(guān)系，S為被參照關(guān)系。關(guān)系的完整性關(guān)系模型的完整性規(guī)則是對關(guān)系的某種約束條件，有四類完整性約束：域完整性、實體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性。2、實體完整性規(guī)則：若屬性A是基本關(guān)系R的主屬性，則屬性A取值不能為空，即不能為NULL。

如：stu（學(xué)號，姓名，性別，系別）學(xué)號不能取空值。注意：所有主屬性都不能取空值，而不僅是主碼整體不能取空值。如：選修（學(xué)號，課程號，成績）中，學(xué)號和課程號都不能取空值。1、域完整性約束規(guī)則：最簡單、最基本的約束。屬性值應(yīng)是域中的值，屬性的值能否為空，由問題的語義決定的。例：考試分數(shù)（成績）的取值范圍是0~100。

3、參照完整性規(guī)則：若屬性（或?qū)傩越M）F是基本關(guān)系R的外碼，它與基本關(guān)系S的主碼Ks相對應(yīng)，則對于R中每個元組在F上的值必須為：

或者取NULL

或者等于S中某個元組的主碼值。例2：①R（學(xué)號，姓名，性別，專業(yè)號）②S（專業(yè)號，專業(yè)名）4、用戶定義的完整性：某一具體的數(shù)據(jù)庫的屬性及其關(guān)系所應(yīng)滿足的條件。例如：規(guī)定舉重隊員25>年齡>15，100kg>體重>55Kg。小結(jié)：

實體完整性和參照完整性是所有關(guān)系數(shù)據(jù)庫都支持的，稱為關(guān)系的兩個不變性。關(guān)系的完整性關(guān)系操作關(guān)系代數(shù)關(guān)系演算結(jié)構(gòu)化查詢語言：SQL元組關(guān)系演算域關(guān)系演算關(guān)系操作關(guān)系操作的能力常用關(guān)系代數(shù)表示

6）選擇(Selection)

7）投影(Projection)

8）連接

(Join)

4）除(Division)5）迪卡爾積1）并(Union)2）交(Intersection)3）差(SetDifference)

關(guān)系操作方式的特點是集合操作(一次一集合)關(guān)系代數(shù)——運算符集合運算并，交，差，迪卡爾積集合運算——并Union(∪)R和S的并，R∪S，是在R或S或兩者中的元素的集合一個元素在并集中只出現(xiàn)一次，即消除重復(fù)元組R和S必須兼容，即必須同屬性、同域R∪SRS集合運算——并Union(∪)自己練42ABC367257723443RABC345723SABC367257723443345R∪S集合運算——交Intersect(∩)R和S的交，R∩S，是在R和S中都存在的元素的集合一個元素在交集中只出現(xiàn)一次，即消除重復(fù)元組R和S必須兼容，即必須同屬性、同域R∩SRS集合運算——交Intersect(∩)45ABC367257723443RABC345723SABC723R∩S集合運算——差Minus(-)R和S的差，R-S，是在R中而不在S中的元素的集合R和S必須兼容，即必須同屬性、同域R-SRSS-RRS集合運算——差Minus(-)S-RABCa1b3c248ABC367257723443RABC345723SABC367257443R－SABC367S－R集合運算——笛卡兒積(×)關(guān)系R、S的笛卡兒積是兩個關(guān)系的元組對的集合所組成的新關(guān)系R×S：屬性是R和S的組合（有重復(fù)）元組是R和S所有元組的可能組合是R、S的無條件連接，使任意兩個關(guān)系的信息能組合在一起關(guān)系R和關(guān)系S的目分別為k1、k2，關(guān)系R有m個元組，關(guān)系S有n個元組，則其迪卡爾積的目為k1+k2個，有m×n個元組集合運算——笛卡兒積(×)51AB

12RCD

10102010EaabbSAB

11112222CD

1019201010102010EaabbaabbRx

S關(guān)系代數(shù)——專門的關(guān)系運算選擇、投影、連接、除法關(guān)系運算——選擇(σ)-[限制]表達式：σF(R),

表示從R中選擇滿足條件(使邏輯表達式F為真)的元組行的運算，從關(guān)系R中選擇符合條件的元組構(gòu)成新的關(guān)系邏輯表達式的運算符號有：關(guān)系運算——選擇(σ)-[限制]年齡大于17歲：身高不低于170cm：性別不為女并且體重小于50kg：學(xué)號SNO在20號以下成績GRADE不低于80分：年齡>

17身高≥170cm性別≠‘女’∧體重＜50kgSNO＜20andGRAGE≥80所在系別為數(shù)學(xué)系或計算機系的男生：系=‘計算機’∨系=‘?dāng)?shù)學(xué)’

∧性別=‘男’關(guān)系運算——選擇(σ)-[限制]ABCabccbddafσB=‘b’

(R)ABCabccbdσ年齡>=18AND性別=‘女’(student)例2：例1：從學(xué)生關(guān)系中選擇年齡大于等于18歲的女生。關(guān)系運算——選擇(σ)例:σssex=‘男’

ANDsdep=‘IS’(Student)

2、σ

Sage

>=20ANDSdept=‘CS’(student)

1、σSage=19（student）思考：運算結(jié)果中，有可能會出現(xiàn)重復(fù)元組嗎？例3：ABC367257723443R

A<5(R)

ABC367257443

A<5

C=7(R)

ABC367257例4：關(guān)系運算——選擇(σ)關(guān)系運算——投影(π)表達式：πA1,A2,…,An(R),表示從R中選擇屬性集A1,A2,…,An組成新的關(guān)系列的運算，從關(guān)系R中選擇若干屬性列組成新的關(guān)系πC,A

(R)ABCabccbdcdadafCAcadcacfd例1：R關(guān)系運算——投影(π)例:πssex,sage(student)例2：查詢學(xué)生的姓名和所在系

πsname，sdept（student)該怎樣表示呢？注意：投影運算的結(jié)果中,要去除可能的重復(fù)元組思考：運算結(jié)果中，有可能會出現(xiàn)重復(fù)元組嗎？關(guān)系運算——投影(π)πC,A

(R)ABCabccbdadcdafCAcadccafd例3：RCAcadcfd關(guān)系運算——條件連接(θ連接)從R×S的結(jié)果集中，選取在指定的屬性集上滿足θ條件的元組，組成新的關(guān)系，也成為θ連接θ是一個關(guān)于屬性集的邏輯表達式RS

iθj=σ（連接條件）（R×S

）關(guān)系運算——條件連接(θ)注意：兩個表的運算屬性在結(jié)果表中都要出現(xiàn)例1：關(guān)系運算——等值連接(θ為‘=‘)RSR.B=S.B注意：兩個表的運算屬性在結(jié)果表中都要出現(xiàn)表達式：RS

i=j即從R與S的迪卡爾積中選取屬性值相同的那些元組。關(guān)系運算——自然連接()要求兩個關(guān)系中進行比較的分量必須是相同的屬性組，并且在結(jié)果中把重復(fù)的屬性列去掉。表達式:RS關(guān)系運算——自然連接()RS注意：兩個表的公共屬性在結(jié)果表中只出現(xiàn)一個自然連接是一種特殊的等值連接例1：AB

12412CD

aababrB13123DaaabbE

s

11112

aaaab

ABCDE例2：關(guān)系運算——自然連接()rs關(guān)系運算——除(÷)用一個（m+n）元的關(guān)系R除以一個n元關(guān)系S，結(jié)果產(chǎn)生一個m元的新關(guān)系表達式：R÷SR的屬性必須包含S的全部屬性；R中的某些屬性不出現(xiàn)在S中；結(jié)果新關(guān)系的屬性是由R中那些不出現(xiàn)在S中的屬性組成；新關(guān)系的元組由在S中出現(xiàn)的且在R

中對應(yīng)值相同的那些元組組成。關(guān)系運算——除(÷)例

RSABCDCDabcdcdabefefbcefedcdedefabde計算：R÷SR÷SABabed小結(jié)：傳統(tǒng)集合運算中，并、交、差運算（不包括積）的關(guān)系R、S必須有相同的目，并且相應(yīng)的屬性取自同一個域；關(guān)系R和關(guān)系S的目分別為k1、k2，元組分別為m、n個，則其迪卡爾積運算的新關(guān)系的目為k1+k2，元組為mn個；一般連接操作從行的角度運算；自然連接同時從行和列的角度運算；消除重復(fù)列兩個關(guān)系中進行比較的分量必須是相同的屬性組；

除運算同時考慮行和列。

關(guān)系代數(shù)——實例[問1]查詢信息系（IS系）全體學(xué)生

σSdept

='IS'(Student)

或σ5='IS'(Student)結(jié)果：SnoSnameSsexSageSdept95002劉晨女19IS95004張立男19IS關(guān)系代數(shù)——實例[問2]查詢年齡小于20歲的學(xué)生

σSage<20(Student)

或σ4<20(Student)

結(jié)果：

SnoSnameSsexSageSdept95002劉晨女19IS95003王敏女18MA95004張立男19IS

關(guān)系代數(shù)——實例關(guān)系代數(shù)——實例[問3]查詢選修了2號課程的學(xué)生的學(xué)號

課程號、學(xué)號←SC表第①步：2號課程的選課情況σcno=‘2’(SC)關(guān)系代數(shù)——實例1第②步

選修2號課程的學(xué)號πsno(σcno=‘2’(SC))課堂練習(xí)1ABCadcababbcfdfR在關(guān)系R上以下操作的結(jié)果？：

πA，B（

σ

B=b(R))1、ABacbb有兩個關(guān)系S和C。試用關(guān)系代數(shù)表達式表示下列查詢語句：

S#SNAMEAGESEX1李強23男2劉麗22女3張友22男S

C#CNAMETEACHERk1C語言王華k5數(shù)據(jù)庫原理程軍k8編譯原理程軍C(1)檢索“程軍”老師所授課程的課程號和課程名。（2）檢索年齡大于21的男學(xué)生學(xué)號和姓名。課堂練習(xí)2：（1）πC#,CNAME(σ

TEACHER=‘程軍’（C））（2）πS#，CNAME(σAGE﹥21and

SEX=‘男’（S））

課堂練習(xí)2：

C#CNAMEk5數(shù)據(jù)庫原理k8編譯原理

S#SNAME1李強3張友3、設(shè)有如圖所示的關(guān)系R、W計算：（1）R1=

πY,T(R)(2)R2=

σ

P>5andT=e(R)R3=R∞WPQTY292977babaggceedecdffefdRTYBccdddemnnW課堂練習(xí)3：YTdfecedR1PQTY97ageeffR2PQTYB22779bbggaccccdddddemnmnnR3課堂練習(xí)3：關(guān)系數(shù)據(jù)理論數(shù)據(jù)依賴范式數(shù)據(jù)依賴:是現(xiàn)實世界屬性間相互聯(lián)系的抽象，是數(shù)據(jù)的內(nèi)在性質(zhì),是語義的體現(xiàn)。數(shù)據(jù)依賴是造成“不良”關(guān)系模式的根本原因。一、什么是數(shù)據(jù)依賴關(guān)系數(shù)據(jù)理論可以唯一確定！函數(shù)關(guān)系y=f（x）

；

函數(shù)依賴極為普遍存在于現(xiàn)實生活中。一個學(xué)生關(guān)系student（sno，sname，sdept），當(dāng)學(xué)號值確定之后，姓名和該生所在系能唯一確定嗎？我們稱sno函數(shù)決定sname和sdept，或稱sname和sdept函數(shù)依賴于sno，記為：sno→sname，sno→sdept。例：一個學(xué)生關(guān)系。

U=（Sno，Sdept，MN，Cname，G）

由現(xiàn)實世界已知事實知：

①一個學(xué)號只對應(yīng)一個學(xué)生，一個系有若干學(xué)生，但一個學(xué)生只屬于一個系；

②一個系只有一名系主任；③一個學(xué)生可選修多門課程，每門課程有若干名學(xué)生選修，

每個學(xué)生學(xué)習(xí)每一門課程都有一個成績；

我們可以得到屬性組U上的一組函數(shù)依賴關(guān)系，大家寫一下：

CnameSnoSdeptMNGF={Sno→Sdept，Sdept→MN，（Sno，Cname）→G}如果只考慮函數(shù)依賴這一種數(shù)據(jù)依賴，我們可得到以上的函數(shù)依賴關(guān)系，但這種關(guān)系模式存在幾個問題：一個好的關(guān)系模式不會發(fā)生插入異常、刪除異常和更新異常，數(shù)據(jù)冗余盡量要少。[1]數(shù)據(jù)冗余。[2]更新異常。[3]插入異常。[4]刪除異常。每一個系主任的姓名重復(fù)出現(xiàn)，重復(fù)次數(shù)與該系所有學(xué)生的課程成績出現(xiàn)次數(shù)相同。這將浪費大量的存儲空間。如某系更換系主任后，系統(tǒng)必須修改與該系學(xué)生有關(guān)的每一個元組。如果一個系剛成立，尚無學(xué)生，或者有了學(xué)生尚未安排課程，就無法把這個系及其系主任的信息存入數(shù)據(jù)庫。如果某個系的學(xué)生全部畢業(yè)了，在刪除該系學(xué)生信息同時，也把該系及其系主任的信息也丟掉了。二、關(guān)系規(guī)范化理論：

1、定義：規(guī)范化理論是數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計的工具，是衡量關(guān)系模式三大缺點的嚴重程度的度量。1971年E.F.CODD提出了規(guī)范化理論，通過分解關(guān)系模式來消除其中不合適的數(shù)據(jù)依賴。按規(guī)范化理論，將一個低一級的范式要求的關(guān)系模式分解為幾個高一級范式的關(guān)系模式的過程叫規(guī)范化.

將上例學(xué)生關(guān)系分解為：

S（Sno，Sdept）；SG（Sno，Cname，G）

；

Dept（Sdept，MN）；如，

F={Sno→Sdept，Sdept→MN，（Sno，Cname）→G}Sno→Sdept（Sno，Cname）→GSdept→MN

2、

函數(shù)依賴:設(shè)R(U)是一個關(guān)系模式，U是R的屬性集合，X、Y是U上的子集。若對R(U)任意一個可能的關(guān)系r，如果r中不可能存在兩個元組，它們在X上的屬性值相等,而在Y上的屬性值不等，則稱“X函數(shù)確定Y”或稱“Y函數(shù)依賴于X”，記為X→Y注意：

1]函數(shù)依賴是語義范疇的定義，只能根據(jù)語義確定一個函數(shù)依賴。如：姓名→年齡，只能在沒有同名人的條件下成立。

2]函數(shù)依賴是指R的一切關(guān)系都必須滿足的約束條件。

3、對函數(shù)依賴：X→Y①X→Y中，X為決定因素。②如X→Y且Y→X，則記：X←→Y。③若Y不函數(shù)依賴于X，則記作X→Y。

1)如果X→Y,并且Y不是X的子集,則稱X→Y是

非平凡的函數(shù)依賴.2)如果Y是X的子集,則稱X→Y是平凡的函數(shù)依賴.[必然成立]3)如果X→Y是關(guān)系模式R(U)的一個函數(shù)依賴,當(dāng)對X

的每一個真子集X1,都有X1→Y,則Y對X的函數(shù)依賴是完全的,稱Y對X完全函數(shù)依賴,記作XFY.4)如果對X某個真子集X1,有X1→Y,則稱Y對X是部分函數(shù)依賴,記作XpY.

3、函數(shù)依賴的種類(S#,CN)G(S#,CN)SDPF

這里G完全函數(shù)依賴于主碼（S#,CN）；p

這里SDP部分函數(shù)依賴于主碼（S#,CN）

例1:為學(xué)校設(shè)計一個關(guān)系模式，其中U為關(guān)系名，S#：描述學(xué)號,CN:描述課程號,G:描述學(xué)習(xí)成績,SDP:描述系名,MN:描述系主任.

關(guān)系模式：U(S#,CN,G,SDP,MN)5)設(shè)X,Y,Z為關(guān)系模式R的互不相同的屬性集合,如果X→Y(Y

X),而Y→X,但Y→Z,則稱Z傳遞函數(shù)依賴于X,記作XtZ.若X→Y,Y→X,則X←→Y,X直接Z稱直接函數(shù)依賴.

例2:U(S#,CN,G,SDP,MN)S#SDP,SDPS#,SDPMN

則有S#tMN練習(xí)1、關(guān)系模式R（A，B，C，D），R上成立的函數(shù)依賴集F={ABD,BD，ABC}，則R的主碼是？判斷R是否存在完全函數(shù)依賴關(guān)系？2、關(guān)系模式S（P，Q，T，Y，X），S上成立的函數(shù)依賴集F={PQYT，QYT，TX}，則S的主碼是？判斷S存在的函數(shù)依賴的類型？練習(xí)3、建立一個關(guān)于系、學(xué)生、班級、學(xué)會等諸信息的數(shù)據(jù)庫。描述學(xué)生的屬性有：學(xué)號、年齡、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、系人數(shù)；描述學(xué)會的屬性有：學(xué)會名、成立年份、學(xué)會地點、學(xué)會人數(shù)；有關(guān)語義如下：一個系由若干專業(yè)，每個專業(yè)每年只招一個班，每個班由若干學(xué)生。一個系的學(xué)生住在同一個宿舍區(qū)。每個學(xué)生可參加若干學(xué)會，每個學(xué)會由若干學(xué)生。學(xué)生參加某學(xué)會有一個入會年份。

請給出關(guān)系模式，寫出每個關(guān)系模式的函數(shù)依賴關(guān)系并判斷其函數(shù)依賴類型。4、范式

1NF—2NF—3NF—BCNF—4NF4、范式、規(guī)范化的定義:衡量一個關(guān)系模式“好壞”程度的標(biāo)準規(guī)范化：通過分解把屬于低級范式的關(guān)系模式轉(zhuǎn)換為幾個屬于高級范式的關(guān)系模式的集合的過程。

低高學(xué)號家庭住址郵編城市區(qū)街道學(xué)號郵編城市區(qū)街道不滿足1NF滿足1NF1]1NF定義：在關(guān)系模式R中的所有屬性都是不可再分的最小數(shù)據(jù)項,則關(guān)系R屬于第一范式,記作R∈1NF.

例如:4、范式的定義注意：不滿足1NF的數(shù)據(jù)庫不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫。1NF，F(xiàn)irstNF元組中每一個分量都必須是不可分割的數(shù)據(jù)項。學(xué)號姓名年齡系別系主任課程成績課程號成績S1趙亦17計算機劉偉C190S1趙亦17計算機劉偉C282S2錢爾18信息王平C384S3劉思佳17信息王平C268不符合規(guī)范約束條件學(xué)號姓名年齡系別系主任課程號成績S1趙亦17計算機劉偉C190S1趙亦17計算機劉偉C282S2錢爾18信息王平C384S3劉思佳17信息王平C268處理后符合規(guī)范約束條件第一范式要求數(shù)據(jù)表不能存在重復(fù)的記錄，即存在一個關(guān)鍵字。1NF的第二個要求是每個字段都不可再分，即已經(jīng)分到最小，關(guān)系數(shù)據(jù)庫的定義就決定了數(shù)據(jù)庫滿足這一條。主關(guān)鍵字需要滿足下面幾個條件：主關(guān)鍵字在表中是惟一的。主關(guān)鍵字段不能存在空值。每條記錄都必須有一個主關(guān)鍵字。4、范式的定義

2]2NF定義:若關(guān)系模式R∈1NF,且每個非主屬性都完全函數(shù)依賴于候選碼（或者說R中不存在非主屬性對候選碼的部分函數(shù)依賴）,則關(guān)系模式R屬于第二范式,記作R∈2NF.

例3:關(guān)系模式U(S#,CN,G,SDN,MN)其中U為關(guān)系名,S#:描述學(xué)號,CN:描述課程名,G:描述學(xué)習(xí)成績,SDN:描述系名,MN:描述系主任

S#CNGSDNMNfpp非主屬性對主碼的函數(shù)依賴關(guān)系:

這里（S#,CN）是主碼，G完全函數(shù)依賴于主碼；SDN、MN部分函數(shù)依賴于主碼4、范式的定義學(xué)號姓名年齡系別系主任課程號成績S1趙亦17計算機劉偉C190S