第7章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化理論new.ppt

1、第7章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化理論,7.1 函數(shù)依賴 7.2 關(guān)系規(guī)范化 7.3 關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則,7.1 函數(shù)依賴,定義：如果有一個(gè)關(guān)系模式R(A1,A2,An)，X 和Y 為A1,A2,An的子集，那么對(duì)于關(guān)系R中的任意一個(gè)X值，都只有一個(gè)Y 值與之對(duì)應(yīng)，則稱X函數(shù)決定Y，或Y函數(shù)依賴于X。 例：Student（Sno, SName, Sdept, Sage） SnoSName, SnoSdept, SnoSage 例： SC（Sno, Cno, Grade） （Sno, Cno）Grade,一些術(shù)語(yǔ)和符號(hào),1. XY，但Y不包含于X，則稱XY是非平凡的函數(shù)依賴。如不作特別說(shuō)明，我們總是討論非

2、平凡函數(shù)依賴。 2. 如果Y不如果函數(shù)依賴于X，則記作X/Y。 3. 如果XY，則稱X為決定因子。 4. 如果XY，并且YX，則記作XY。,一些術(shù)語(yǔ)和符號(hào),5. 如果XY，并且對(duì)于X的一個(gè)任意真子集X 都有X /Y，則稱Y完全函數(shù)依賴于X，記作:,6.如果XY（非平凡函數(shù)依賴，并且Y/X）、YZ，則稱Z傳遞函數(shù)依賴于X。,如果XY成立，則稱Y部分函數(shù)依賴于X，記作:,示例,例1：有關(guān)系模式SC（Sno,Sname,Cno,Credit,Grade） 則函數(shù)依賴關(guān)系有： SnoSname （Sno, Cno） Sname （Sno, Cno） Grade,示例,例2：有關(guān)系模式S（Sno,Sna

3、me,Dept,Dept_master） 函數(shù)依賴關(guān)系有： Sno,由于：Sno Dept, Dept Dept_master 所以有：Sno Dept_master,Sname,為什么要討論函數(shù)依賴,存在問(wèn)題,數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題 數(shù)據(jù)更新問(wèn)題 數(shù)據(jù)插入問(wèn)題 數(shù)據(jù)刪除問(wèn)題,7.2 關(guān)系規(guī)范化,7.2.1 關(guān)系模式中的碼 7.2.2 范式,7.2.1 關(guān)系模式中的碼,1.候選碼：設(shè)K為R (U,F)中的屬性或?qū)傩越M，若K fU，則K為R候選碼。（K為決定R全部屬性值的最小屬性組）。 2.主碼：關(guān)系R (U,F)中可能有多個(gè)候選碼，則選其中一個(gè)作為主碼。 3.全碼：候選碼為整個(gè)屬性組。 主屬性與非主屬性

4、： 在R (U,F)中，包含在任一候選碼中的屬性稱為主屬性，不包含在任一候選碼中的屬性稱為非主屬性,示例,例：SC（SNO，CNO，Grade） 候選碼：（SNO，CNO），也為主碼 主屬性：SNO，CNO，非主屬性：Grade 例：R（P，W，A）， P演奏者，W作品，A聽(tīng)眾 語(yǔ)義：一個(gè)演奏者可演奏多個(gè)作品，某一作品可被多個(gè)演奏者演奏；聽(tīng)眾也可欣賞不同演奏者個(gè)不同作品。 候選碼:（P，W，A）全碼（演奏者、作品、聽(tīng)眾 一場(chǎng)音樂(lè)會(huì)）,7.2.1 關(guān)系模式中的碼（續(xù)）,外碼：用于關(guān)系表之間建立關(guān)聯(lián)的屬性（組）。 定義：若R（U，F(xiàn)）的屬性（組）X（X屬于U）是另一個(gè)關(guān)系S的主碼，則稱X為R的外碼

5、。,7.2.2 范式,關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)系要滿足一定的要求，滿足不同程度要求的為不同的范式。,第一范式,第一范式：不包含重復(fù)組的關(guān)系。,第二范式,2.第二范式:如果R(U,F)1NF，并且R中的每個(gè)非主屬性都完全函數(shù)依賴于主碼，則R(U,F)2NF 例: S-L-C（Sno,Sdept,SLOC,Cno,Grade） 有：Sno P SLOC，不是2NF。,分解辦法,步驟1：對(duì)于組成主碼的屬性集合的每一個(gè)子集，用它作為主碼構(gòu)成一個(gè)表。 步驟2：將依賴于這些主碼的屬性放置到相應(yīng)的表中。 步驟3：去掉只由主碼的子集構(gòu)成的表。,分解示例,對(duì)于S-L-C表，首先分解為如下形式的三張表： S-L（Sno，

6、） C（Cno，） S-C（Sno, Cno,） 然后，將依賴于這些主碼的屬性放置到相應(yīng)的表中 S-L（Sno，Sdept, Sloc） C（Cno） S-C（Sno, Cno, Grade） 最后，去掉只由主碼的子集構(gòu)成的表，最終分解為： S-L（Sno,Sdept, Sloc） S-C（Sno, Cno, Grade）,S-L（Sno,Sdept, Sloc）存在問(wèn)題,數(shù)據(jù)冗余 ：有多少個(gè)學(xué)生就有多少個(gè)重復(fù)的Sdept和SLOC； 插入異常：當(dāng)新建一個(gè)系時(shí)，若還沒(méi)有招收學(xué)生，則無(wú)法插入；,第三范式,定義：如果R(U,F)2NF，并且所有非主屬性都不傳遞依賴于主碼，則R(U,F)3NF。 例

7、：S-L(Sno,Sdept,SLOC) Sno傳遞SLOC, 不是3NF,分解過(guò)程,（1）對(duì)于不是候選碼的每個(gè)決定因子，從表中刪去依賴于它的所有屬性； （2）新建一個(gè)表，新表中包含在原表中所有依賴于該決定因子的屬性； （3）將決定因子作為新表的主碼。 S-L分解后的關(guān)系模式為： S-D（Sno, Sdept） S-L（Sdept, Sloc）,BCNF,例：關(guān)系模式：CSZ（City，Street，Zip） 語(yǔ)義：城市和街道可以決定郵政編碼，郵政編碼可以決定城市。 候選碼：(City，Street），( Street，Zip) F：(City，Street） Zip ，Zip City 是3

8、NF 存在的問(wèn)題: 插入異常,刪除異常,BCNF（續(xù)）,R1NF，且能決定其它屬性取值的屬性（組）必定包含碼，則其是BCNF 如果一個(gè)關(guān)系的每個(gè)決定因素都是候選碼，則其是BCNF 如果一個(gè)關(guān)系的每個(gè)函數(shù)依賴的左部都是候選碼，則其是BCNF 如果R3NF，并且不存在主屬性對(duì)非主屬性的函數(shù)依賴，則其是BCNF,BCNF和3NF的關(guān)系,若RBCNF，則R3NF 若R3NF，則R不一定屬于BCNF,規(guī)范化舉例,設(shè)有關(guān)系模式：Student（學(xué)號(hào)，姓名，導(dǎo)師號(hào)，導(dǎo)師名，課程號(hào)，課程說(shuō)明，成績(jī)） 語(yǔ)義：一名學(xué)生只有一個(gè)導(dǎo)師，學(xué)生可選多門課。 將其規(guī)范化成3NF的。,2指出下列關(guān)系模式是第幾范式?并說(shuō)明理由

9、。 (1) R(X，Y，Z) FXYZ (2) R(x，Y，z) FYz，XZY (3) R(X，Y，Z) FYZ，YX，XYZ (4) R(x，Y，z) FXY，XZ (5) R(x，Y，Z) FXYZ (6) R(W，X，Y，Z) FXZ，WXY,1此表是1NF，其函數(shù)依賴為： 學(xué)號(hào)p姓名，學(xué)號(hào)p導(dǎo)師號(hào)，學(xué)號(hào)p導(dǎo)師名，課程號(hào)p課程說(shuō)明, (學(xué)號(hào)，課程號(hào))成績(jī) 主碼為（學(xué)號(hào)，課程號(hào)） 存在部分函數(shù)依賴關(guān)系，不是2NF，首先將其分解為2NF。,學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，導(dǎo)師號(hào)，導(dǎo)師名）， 課程（課程號(hào)，課程說(shuō)明）， 成績(jī)（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)） 均為2NF,2判是否為3NF “學(xué)生”表不是3NF，其函數(shù)

10、依賴為： 學(xué)號(hào)姓名，學(xué)號(hào)導(dǎo)師號(hào)，導(dǎo)師號(hào)p導(dǎo)師名，學(xué)號(hào)傳遞導(dǎo)師名 消除依賴于決定者的屬性，把它們放在一個(gè)單獨(dú)的表中，得到： 學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，導(dǎo)師號(hào)），導(dǎo)師（導(dǎo)師號(hào)，導(dǎo)師名）,7.3 關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則,模式分解要滿足： 模式分解具有無(wú)損連接性； 模式分解能夠保持函數(shù)依賴。 無(wú)損連接是指分解后的關(guān)系通過(guò)自然連接可以恢復(fù)成原來(lái)的關(guān)系，即通過(guò)自然連接得到的關(guān)系與原來(lái)的關(guān)系相比，既不多出信息、又不丟失信息。 保持函數(shù)依賴分解是指在模式的分解過(guò)程中，函數(shù)依賴不能丟失的特性，即模式分解不能破壞原來(lái)的語(yǔ)義。,關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則（續(xù)）,例：S-D-L（Sno，Dept，Loc）有函數(shù)依賴： Sno Dept，

11、 Dept Loc 不是第三范式的。至少可以有三種分解方案，分別為： 方案1：S-L（Sno，Loc），D-L（Dept，Loc） 方案2：S-D（Sno，Dept），S-L（Sno，Loc） 方案3：S-D（Sno，Dept），D-L（Dept，Loc） 這三種分解方案得到的關(guān)系模式都是第三范式的，那么如何比較這三種方案的好壞呢？由此在將一個(gè)關(guān)系模式分解為多個(gè)關(guān)系模式時(shí)除了提高規(guī)范化程度之外，還需要考慮其他的一些因素。,關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則（續(xù)）,將一個(gè)關(guān)系模式R分解為若干個(gè)關(guān)系模式R1，R2，Rn，意味著將存儲(chǔ)在一張二維表r中的數(shù)據(jù)分散到了若干個(gè)二維表r1，r2，rn中。這樣的分解應(yīng)該不丟失

12、信息，即能通過(guò)對(duì)關(guān)系r1，r2，rn的自然連接運(yùn)算重新得到關(guān)系r中的所有信息。 注意：將關(guān)系r投影為r1，r2，rn時(shí)不會(huì)丟失信息，關(guān)鍵是對(duì)r1，r2，rn做自然連接時(shí)可能產(chǎn)生一些r中原來(lái)沒(méi)有的元組，從而無(wú)法區(qū)別哪些元組是r中原來(lái)有的，即數(shù)據(jù)庫(kù)中應(yīng)該存在的數(shù)據(jù)，哪些是不應(yīng)該有的。在這個(gè)意義上就丟失了信息。,關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則（續(xù)）,這三種分解方案是否都滿足分解要求呢？ 假設(shè)此關(guān)系模式的數(shù)據(jù)如表所示，此關(guān)系用r表示。,關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則（續(xù)）,若按方案1將S-D-L投影到S-L和D-L的屬性上，得到如左邊兩個(gè)表所示的關(guān)系。做自然連接得到結(jié)果如右表所示。,關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則（續(xù)）,無(wú)損連接性 將關(guān)

13、系模式R分解為個(gè)關(guān)系模式R1，R2，Rn，若對(duì)于R中的任何一個(gè)可能的r，都有r r1*r2*rn，即r在R1，R2，Rn上的投影的自然連接等于r，則稱關(guān)系模式R的這個(gè)分解具有無(wú)損連接性。,關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則（續(xù)）,再分析方案2。將S-D-L投影到S-D，S-L的屬性上，得到的關(guān)系如左邊兩個(gè)表所示。做自然連接得到的關(guān)系右表所示。,關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則（續(xù)）,分析： 方案2自然連接后恢復(fù)成了原來(lái)的關(guān)系，因此，分解方案2具有無(wú)損連接性。 但分解方案2沒(méi)有保持原有的函數(shù)依賴關(guān)系，也不是好的分解方法。,關(guān)系模式的分解準(zhǔn)則（續(xù)）,分解方案3既滿足無(wú)損連接性，又保持了原有的函數(shù)依賴關(guān)系，因此它是有個(gè)好的分解方法。 分解具有無(wú)損連接性和分解保持函數(shù)依賴是兩個(gè)獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)。具有無(wú)損連接性的分解不一定保持函數(shù)依賴；保持