【正文】 SCD分解后，消除了非主屬性對碼的部分函數(shù)依賴， S， D， SC均屬于 2NF。 DEPT MN SCORE 圖 SCD中的函數(shù)依賴關系 SNO CNO P F F T 45 第二范式 1. 定義 【 定義 】 如果關系模式 R?1NF， 且每個非主屬性都完全函數(shù)依賴于 R的碼 ， 則稱 R屬于第二范式 （ Second Normal Form） ， 簡稱 2NF， 記作 R?2NF。 為什么會存在這種問題呢？ 分析一下 SCD中的函數(shù)依賴關系，它的關系碼是（ SNO， CNO）的屬性組合，所以有： （ SNO， CNO） → SCORE SNO→SN ，（ SNO， CNO） → SN SNO→AGE ，（ SNO， CNO） → AGE SNO→DEPT ，（ SNO， CNO） → DEPT DEPT → MN ，（ SNO） → MN F P P P T 44 可以用函數(shù)依賴圖表示以上函數(shù)依賴關系，如圖 。 在非規(guī)范化的關系中去掉組合項就能化成規(guī)范化的關系。 各個范式之間的聯(lián)系可以表示為： 5NF 4NF BCNF 3NF 2NF 1NF 41 圖 各種范式之間的關系 范式層次 規(guī)范與非規(guī)范化關系 1NF 2NF 3NF BCNF 4NF 5NF 42 ?第一范式 第一范式 （ First Normal Form） 是最基本的規(guī)范形式 ， 即關系中每個屬性都是不可再分的簡單項 。 從 1971年起， Codd相繼提出了關系的三級規(guī)范化形式，即第一范式（ 1NF）、第二范式（ 2NF）、第三范式（ 3NF）。在第一范式中進一步滿足一些要求為第二范式。 要求關系數(shù)據(jù)庫設計出來的關系模式要滿足一定的條件。 F 36 候選碼的兩個性質 : （ 1） 標識的唯一性： 對于 R(U)中的每一元組， K的值確定后，該元組就相應確定了 . （ 2） 無冗余性（最小性）： K是屬性組的情況下， K的任何一部分都不能唯一標識該元組（定義中的完全函數(shù)依賴的意義）。 T 35 碼的形式定義 【 定義 】 在關系模式 R(U)中， K是 U中的屬性或屬性組，如果 K→ U,則稱 K為關系 R(U)的一個候選碼；若關系候選碼多于一個，則選定其中一個作為主碼。 如果 Y→X ，則 X ? Y ，這時稱 Z對 X直接函數(shù)依賴，而不是傳遞函數(shù)依賴。 F P P F 32 由定義 ： 只有當決定因素是組合屬性時，討論部分函數(shù)依賴才有意義。 31 2. 完全函數(shù)依賴與部分函數(shù)依賴 【 定義 】 設關系模式 R(U)， U是屬性全集， X和Y是 U的子集，如果 X→Y ，并且對于 X的任何一個真子集 X′,都有 X′ ? Y，則稱 Y對 X完全函數(shù)依賴（ Full Functional Dependency），記作 X → Y 。 例如，在關系 SCD中， SNO→ （ SN,AGE），SNO→ （ DEPT,MN），則有 SNO→ （ SN,AGE，DEPT， MN）。 例如，在關系 SCD中，（ SNO， CNO） → SNO和（ SNO， CNO） → CNO。 設 R（ X， Y， Z）， X， Y， Z為不相交的屬性集合，如果 X→Y 或 X→Z, 則有 R(X， Y， Z)=R[X， Y]*R[X， Z] 其中， R[X， Y]表示關系 R在屬性（ X， Y）上的投影，即 R等于其投影在 X上的自然連接，這樣便保證了關系 R分解后不會丟失原有的信息，稱作關系分解的無損連接性。 因此，必須根據(jù)語義來確定屬性之間的函數(shù)依賴，而不能單憑某一時刻關系中的實際數(shù)據(jù)值來判斷。 由于函數(shù)依賴與屬性之間的聯(lián)系類型有關，所以在確定屬性間的函數(shù)依賴關系時，可以從分析屬性間的聯(lián)系類型入手，從而確定屬性間的函數(shù)依賴。 ② 如果屬性 X與 Y有 m:1的聯(lián)系時，則只存在函數(shù)依賴X→Y 。 所以 函數(shù)依賴反映了一種語義完整性約束 。 若不特別聲明，討論的都是非平凡的函數(shù)依賴。所以可表示為： （ SNO， CNO） → SCORE。 因此，可以說 SNO函數(shù)決定（ SN， AGE，DEPT）， 或者說 （ SN， AGE， DEPT）函數(shù)依賴于SNO。 20 例如在上一節(jié)介紹的關系模式 SCD中， SNO與SN、 AGE、 DEPT之間都有一種依賴關系。 19 規(guī)范化 關系模式中的各屬性之間相互依賴 、 相互制約的聯(lián)系稱為數(shù)據(jù)依賴 。 18 規(guī)范化又可以根據(jù)不同的要求而分成若干級別 。 （ 4）同時，由于數(shù)據(jù)冗余度的降低，數(shù)據(jù)沒有重復存儲，也不會引起更新異常。 15 與 SCD相比，分解為三個關系模式后，數(shù)據(jù)的冗余度明顯降低。 12 由于存在以上問題，可以說， SCD是一個不好的關系模式。 另外，當某個學生尚未選課，即 CNO未知，實體完整性約束還規(guī)定，主關系碼的值不能部分為空，同樣不能進行插入操作。 1. 數(shù)據(jù)冗余 每個系名和系主任的名字存儲的次數(shù)等于該系的學生人數(shù)乘以每個學生選修的課程門數(shù)，同時學生的姓名、年齡也都要重復存儲多次，數(shù)據(jù)的冗余度很大，浪費了存儲空間。 根據(jù)實際情況，這些數(shù)據(jù)有如下語義規(guī)定： (1) 一個系有若干個學生，但一個學生只屬于一個系； (2) 一個系只有一名系主任，但一個系主任可以同時兼幾個系的系主任； (3)一個學生可以選修多門功課，每門課程可有若干學生選修； (4)每個學生學習課程有一個成績。 如何設計一個適合的關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，關鍵是關系數(shù)據(jù)庫模式的設計，一個好的關系數(shù)據(jù)庫模式應該包括多少關系模式，而每一個關系模式又應該包括哪些屬性，又如何將這些相互關聯(lián)的關系模式組建一個適合的關系模型，這些工作決定了到整個系統(tǒng)運行的效率，也是系統(tǒng)成敗的關鍵所在，所以必須在關系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論的指導下逐步完成。 3 本章概要 （ 1）要求了解規(guī)范化理論的研究內容及其在數(shù)據(jù)庫設計中的作用 （ 2）掌握函數(shù)依賴的有關概念 第一范式、第二范式、第三范式、 BC范式的定義 （ 3）重點掌握并能夠靈活運用關系模式規(guī)范化的方法和關系模式分解的方法，這也是本章的難點。1 第 6章 關系數(shù)據(jù)理論 2 本章概要 ? 前面已經(jīng)講述了關系數(shù)據(jù)庫、關系模型的基本概念以及關系數(shù)據(jù)庫的標準語言。 ? 本章講述關系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論，這是數(shù)據(jù)庫邏輯設計的理論依據(jù)。 5 在關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，關系模型包括一組關系模式，各個關系不是完全孤立的，數(shù)據(jù)庫的設計較層次和網(wǎng)狀模型更為重要。 8 例如，要求設計教學管理數(shù)據(jù)庫，其關系模式 SCD如下： SCD(SNO,SN,AGE,DEPT,MN,CNO,SCORE) 其中， SNO表示學生學號， SN表示學生姓名， AGE表示學生年齡， DEPT表示學生所在的系別， MN表示系主任姓名，CNO表示課程號， SCORE表示成績。但在進行數(shù)據(jù)庫的操作時，會出現(xiàn)以下幾方面的問題。根據(jù)關系的實體完整性約束，主關系碼的值不能為空，而這時沒有學生， SNO和 CNO均無值，因此不能進行插入操作。 4. 更新異常 如果學生改名，則該學生的所有記錄都要逐一修改 SN； 又如某系更換系主任，則屬于該系的學生記錄都要修改 MN的內容，稍有不慎，就有可能漏改某些記錄，這就會造成數(shù)據(jù)的不一致性，破壞了數(shù)據(jù)的完整性。 學生關系 S(SNO,SN,AGE,DEPT) 選課關系 SC(SNO,CNO,SCORE) 系關系 D(DEPT,MN) 13 S SC SNO SN AGE DEPT SNO CNO SCORE S1 趙亦 17 計算機 S1 C1 90 S2 錢爾 18 信息 S1 C2 85 S3 孫珊 20 信息 S2 C5 57 S4 李思 21 自動化 S2 C6 80 S2 C7 D S2 C5 70 DEPT MN S3 C1 0 計算機 劉偉 S3 C2 70 信息 王平 S3 C4 85 自動化 劉偉 S4 C1 93 表 分解后的關系模式 14 在以上三個關系模式中，實現(xiàn)了信息的某種程度的分離： （ 1） S中存儲學生基本信息，與所選課程及系主任無關； （ 2） D中存儲系的有關信息，與學生無關； （ 3） SC中存儲學生選課的信息，而與所學生及系的有關信息無關。 （ 3）當一個系的學生全部畢業(yè)時，只需在 S中刪除該系的全部學生記錄，而關系 D中有關該系的信息仍然保留，從而不會引起刪除異常。 比如查詢某個學生選修課程名及所在系的系主任時，要通過連接，而連接所需要的系統(tǒng)開銷非常大，因此要以實際設計的目標出發(fā)進行設計 如何按照一定的規(guī)范設計關系模式，將結構復雜的關系分解成結構簡單的關系，從而把不好的關系數(shù)據(jù)庫模式轉變?yōu)楹玫年P系數(shù)據(jù)庫模式，這就是關系的規(guī)范化。 數(shù)據(jù)庫模式的好壞和關系中各 屬性間的依賴關系有關，因此，先討論屬性間的依賴關系，然后再討論關系規(guī)范化理論。 函數(shù)依賴 （ Functional Dependency） 是關系模式中屬性之間的一種邏輯依賴關系 。 設單值函數(shù) Y=F(X)，自變量 X的值可以決定一個唯一的函數(shù)值