[工學(xué)]數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理第11章(已修改)
2024-10-28 18:32 本頁面
【正文】 1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化設(shè)計(jì)是指面對(duì)一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題 ,如何選擇一個(gè)比較好的關(guān)系模式集合，即應(yīng)該構(gòu)造幾個(gè)關(guān)系模式，每個(gè)關(guān)系由哪些屬性組成。 規(guī)范化設(shè)計(jì)理論主要包括 三個(gè)方面 的內(nèi)容： 數(shù)據(jù)依賴 、 范式 和 模式設(shè)計(jì)方法 。其中數(shù)據(jù)依賴起著核心的作用。數(shù)據(jù)依賴研究數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，范式是關(guān)系模式的標(biāo)準(zhǔn)，模式設(shè)計(jì)方法是自動(dòng)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。規(guī)范化設(shè)計(jì)理論對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)起著重要的作用。 第 11章 關(guān)系數(shù)據(jù)規(guī)范化理論 P250 2 ? 例 111 設(shè)有一個(gè)關(guān)系模式 R（ TNAME，ADDRESS， CNO， CNAME），其屬性分別表示教師姓名、教師地址、任教課程的編號(hào)和課程名。 TNAME ADDRESS CNO CNAME t1 a1 c1 n1 t1 a1 c2 n2 t1 a1 c3 n3 t2 a2 c4 n4 t2 a2 c5 n2 t3 a3 c6 n4 在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中，如果一個(gè)關(guān)系模式設(shè)計(jì)得不好，就會(huì)出現(xiàn)像文件系統(tǒng)一樣的數(shù)據(jù)冗余、異常、不一致等問題。 圖 3 ?該模式出現(xiàn)的問題有： (1) 數(shù)據(jù)冗余 : 如果一個(gè)教師教幾門課程，那么這個(gè)教師的地址就要重復(fù)幾次存儲(chǔ)。 (2) 操作異常 : 由于數(shù)據(jù)的冗余，在對(duì)數(shù)據(jù)操作時(shí)會(huì)引起各種異常： ① 修改異常。 例如教師 t1教三門課程，在關(guān)系中就會(huì)有三個(gè)元組。如果他的地址變了，這三個(gè)元組中的地址都要改變。若有一個(gè)元組中的地址未更改，就會(huì)造成這個(gè)教師的地址不惟一，產(chǎn)生不一致現(xiàn)象。 4 ? ② 插入異常。 如果一個(gè)教師剛調(diào)來，尚未分派教學(xué)任務(wù)，那么要將教師的姓名和地址存儲(chǔ)到關(guān)系中去時(shí)，在屬性 CNO和 CNAME上就沒有值（空值）。在數(shù)據(jù)庫技術(shù)中空值的語義是非常復(fù)雜的，對(duì)帶空值元組的檢索和操作也十分麻煩。 ③刪除異常。 如果在是上圖 t3的教學(xué)任務(wù)，那么就要把這個(gè)教師的元組刪去，同時(shí)也把 t3的地址信息從表中刪去了。這是一種不合適的現(xiàn)象。 5 TNAME ADDRESS TNAME CNO CNAME t1 a1 t1 c1 n1 t2 a2 t1 c2 n2 t3 a3 t1 c3 n3 t2 c4 n4 t2 c5 n2 t3 c6 n4 圖 （ a） 關(guān)系模式 R1的實(shí)例 （ b ） 關(guān)系模式 R2的實(shí)例 可以說，關(guān)系模式 R不是一個(gè)好的模式。一個(gè)“好”的模式應(yīng)當(dāng)不會(huì)發(fā)生插入異常、刪除異常、更新異常，數(shù)據(jù)冗余應(yīng)盡量少。 規(guī)范化原則 ：“ 關(guān)系模式有操作異?；蛉哂鄦栴}，就分解它 ?！? 是否算最佳分解？ 那末，什么樣的關(guān)系模式是最優(yōu)的？標(biāo)準(zhǔn)是什么？如何實(shí)現(xiàn)？ 6 如何構(gòu)造合適的關(guān)系模式 ? 應(yīng)構(gòu)造幾個(gè)關(guān)模式 ? 每個(gè)關(guān)系模式由哪些屬性組成 ? … 這就關(guān)系到數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)問題 7 ?X函數(shù)決定 Y，或 Y函數(shù)依賴于 X可表示為： ?X→Y ?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 概念 函數(shù)依賴 P248 8 函數(shù)依賴是屬性間基本的一種依賴，它是關(guān)鍵碼概念的推廣。 定義 1 設(shè)有關(guān)系模式 R(U)， X和 Y是屬性集 U的子集，若對(duì)于 R(U)的任意一個(gè)可能的關(guān)系 r， r中不可能存在兩個(gè)元組在 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Y函數(shù)依賴 （ Functional Dependency，簡(jiǎn)記為 FD） 于 X，記作 X→Y 。 FD是對(duì)關(guān)系模式 R的一切可能的關(guān)系 r定義的。對(duì)于 r的任意兩個(gè)元組，如果 X值相同，則要求 Y值也相同，即對(duì)一個(gè) X值有唯一個(gè) Y值與之對(duì)應(yīng)。該定義類似于數(shù)學(xué)中的單值函數(shù)定義。 9 例 112： 有一個(gè)關(guān)于學(xué)生選課、教師任課的關(guān)系模式： R（ SNO， SNAME， CNO， GRADE， CNAME，TNAME， TAGE） 屬性分別表示學(xué)生學(xué)號(hào)、姓名、選修課程的課程號(hào)、成績(jī)、課程名、任課教師姓名和年齡等意義。 如果規(guī)定，每個(gè)學(xué)號(hào)只能有一個(gè)學(xué)生姓名，每個(gè)課程號(hào)只能決定一門課程，那么可寫成下列 FD形式： SNO→SNAME CNO→CNAME 每個(gè)學(xué)生每學(xué)一門課程，有一個(gè)成績(jī)，那么可寫出下列 FD： （ SNO， CNO） → GRADE 還可以寫出其他一些 FD： CNO→CNAME ， TNAME， TAGE） TNAME→TAGE 注意 ：函數(shù)依賴不是指關(guān)系 R的某個(gè)或某些關(guān)系滿足的約束條件， 而是指 R的一切關(guān)系均要滿足的約束條件。 10 ? 對(duì)于函數(shù)依賴的定義 注意 以下三點(diǎn)： ⑴ 函數(shù)依賴是一個(gè)基于關(guān)系模式（不是一個(gè)關(guān)系模式的特定實(shí)例）的函數(shù)概念，即如果一個(gè)關(guān)系模式 R中存在函數(shù)依賴 X→Y ，則要求該模式的 所有具體關(guān)系都滿足 X→Y 。 ⑵ 函數(shù)依賴不取決于屬性構(gòu)成關(guān)系的方式（即關(guān)系結(jié)構(gòu)），而是關(guān)系所表達(dá)的信息本身的語義特性，我們只能根據(jù)這種語義信息確定函數(shù)依賴，沒有其他途徑。 ⑶ 函數(shù)依賴是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者對(duì)于關(guān)系模式的一種斷言或決策，即在設(shè)計(jì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫時(shí)不僅要設(shè)計(jì)關(guān)系結(jié)構(gòu)，而且要定義數(shù)據(jù)依賴的條件，限制進(jìn)入關(guān)系的所有元組都必須符合所定義的條件，否則拒絕接受輸入。 11 一些術(shù)語和符號(hào) P249 設(shè)有關(guān)系模式 R（ A1， A2， … ， An） ,X和 Y為（ A1，A2， … ， An）的子集，則有以下結(jié)論： （ 1）如果 X→ Y，但 Y不包含于 X，則稱 X→ Y是 非平凡的函數(shù)依賴。 （ 2）如果 Y函數(shù)不依賴于 X，則記為 X Y。 （ 3）如果 X→ Y ，則稱 X為決定因子。 （ 4）如果 X→ Y ，并且，則 Y → X，記 X Y （ 5）如
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