【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 返回 ? 根據(jù)現(xiàn)實(shí)世界可得到一組函數(shù)依賴 : ? F={SNO→SB,SB→TN} ? 學(xué)生學(xué)號(hào)決定了所在班級(jí)，所在班級(jí)決定了輔導(dǎo)員，所以輔導(dǎo)員 TN傳遞函數(shù)依賴于學(xué)生學(xué)號(hào) SNO。 ? 此外，數(shù)據(jù)依賴還包括多值依賴和連接依賴兩種形式。 ? ? 一、關(guān)系模式 ? (1)通過 ER模型轉(zhuǎn)化。 ? (2)一個(gè)應(yīng)用中所有屬性構(gòu)成的一個(gè)單獨(dú)關(guān)系 (泛關(guān)系的設(shè)計(jì) )。 上一頁 下一頁 返回 ? (3)一些特殊關(guān)系設(shè)計(jì)的結(jié)果。 ? 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，關(guān)系模式是型，關(guān)系是值。關(guān)系模式是對(duì)關(guān)系的描述，它的一般表示為 :關(guān)系名 (屬性 1,屬性 2， …… ，屬性 n)。 ? 例 : ? 圖書 (圖書編號(hào)，書名，作者，出版社，價(jià)格 ) ? 讀者 (讀者編號(hào)，姓名，性別，職稱，地址 ) ? 由于關(guān)系模型有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，常把關(guān)系模型作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化理論來討論關(guān)系模式的冗余和異常問題。如何評(píng)價(jià)關(guān)系模式的優(yōu)良及將不好的關(guān)系模式轉(zhuǎn)化成好的關(guān)系模式，是模式分解的基礎(chǔ)。 上一頁 下一頁 返回 ? 例 : ? S_C_ G(學(xué)號(hào)，姓名，年齡，專業(yè)，課程號(hào)，課程名，主講教師，學(xué)分 ) ? 該模式存在的問題可通過 表 。 ? 存在的問題 : ? (1)冗余度大。 ? (2)操作異常。即由于數(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 :插入異常、刪除異常和修改異常。 ? 二、模式分解 ? 例 ，將例 S_C_G分解成以下 3個(gè)模式 : ? S(學(xué)號(hào)，姓名，年齡，專業(yè) ) 上一頁 下一頁 返回 ? S_G(學(xué)號(hào)，課程號(hào)，學(xué)分 ) ? C(課程號(hào)，課程名，主講教師 ) ? 3個(gè)模式的物理存儲(chǔ)如 圖 。 ? 一個(gè)關(guān)系分解成多個(gè)關(guān)系，要求分解后不丟失原來的信息，且信息不僅包括數(shù)據(jù)本身，還包括由函數(shù)依賴所表示的數(shù)據(jù)之間的相互制約。進(jìn)行分解的目標(biāo)是達(dá)到減少數(shù)據(jù)冗余，解決插入異常、更新異常、刪除異常的目的。 ? ? 一、規(guī)范化的作用 ? 規(guī)范化就是對(duì)關(guān)系模式應(yīng)當(dāng)滿足的條件的某種處理，其目的有以下幾點(diǎn) : 上一頁 下一頁 返回 ? (1)消除異?，F(xiàn)象。 ? (2)方便用戶使用，簡(jiǎn)化檢索操作。 ? (3)加強(qiáng)數(shù)據(jù)獨(dú)立性。 ? (4)使關(guān)系模式更靈活，更容易使用非過程化的高級(jí)查詢語言。 ? (5)更容易進(jìn)行各種查詢統(tǒng)計(jì)上作。 ? 例 ，其關(guān)系模式 SCD如下 : ? SCD(SNO, SN, AGE, DEPT, MN, CNO, SCORE) ? 其中， SNO表示學(xué)生學(xué)號(hào)， SN表示學(xué)生姓名， AGE表示學(xué)生年齡，DEPT表示學(xué)生所在的系別， MN表示系主任姓名， CNO表示課程號(hào)，SCORE表示成績(jī)。 上一頁 下一頁 返回 ? 二、關(guān)系模式規(guī)范化目的和原則 ? 根據(jù)實(shí)際情況，這些數(shù)據(jù)有以下語義規(guī)定 : ? (1)一個(gè)系有若干學(xué)生，但一個(gè)學(xué)生只屬于一個(gè)系。 ? (2)一個(gè)系只有一名系主任，但一個(gè)系主任可以同時(shí)兼幾個(gè)系的系主任。 ? (3)一個(gè)學(xué)生可以選修多門功課，每門課程可有若干學(xué)生選修。 ? (4)每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)課程有一個(gè)成績(jī)。 ? 即 :一個(gè)關(guān)系只要其分量都是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，就可稱為規(guī)范化的關(guān)系，但這只是最基本的規(guī)范化，這樣的關(guān)系模式是合法的。規(guī)范化目的是使結(jié)構(gòu)合理，消除存儲(chǔ)異常，使數(shù)據(jù)冗余盡量小，便于插入、刪除和更新。 上一頁 下一頁 返回 ? 規(guī)范化的基本原則就是遵從概念單一化“一事一地”的原則，即一個(gè)關(guān)系只描述一個(gè)實(shí)體或者實(shí)體間的聯(lián)系。若多于一個(gè)實(shí)體，就把它“分離”出來。 ? 因此，規(guī)范化實(shí)質(zhì)上是概念的單一化，即一個(gè)關(guān)系表示一個(gè)實(shí)體。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的任意一個(gè)關(guān)系，需要滿足一定的數(shù)據(jù)依賴約束。滿足不同程度數(shù)據(jù)依賴約束的關(guān)系，稱為不同范式的關(guān)系。 ? ? 一、規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn) ? 在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化過程中，為不同程度的規(guī)范化要求設(shè)立的不同標(biāo)準(zhǔn)稱為范式 (Normal Form)。 上一頁 下一頁 返回 ? 不同范式的關(guān)系，存在不同程度的數(shù)據(jù)冗余等缺點(diǎn)，為了克服這些缺點(diǎn)，需要對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行分解，使之從低一級(jí)范式轉(zhuǎn)化為高一級(jí)范式的集合，這種分解過程稱為規(guī)范化。 ? 各個(gè)范式之間的聯(lián)系如 圖 。 ? 二、不同范式的標(biāo)準(zhǔn) ? (First Normal Form，簡(jiǎn)記為 1NF) ? 如果關(guān)系模式 R的每一個(gè)關(guān)系 r的屬性值都是不可分的原子值，那么稱R是第一范式的模式。 ? 不是 1NF的關(guān)系稱為非規(guī)范化的關(guān)系，滿足 1NF的關(guān)系稱為規(guī)范化的關(guān)系。 ? 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)研究的關(guān)系都是規(guī)范化的關(guān)系。 上一頁 下一頁 返回 ? 例 R(SNO學(xué)號(hào)， SN姓名， AGE年齡， DEPT系別，MN系主任， CNO課程號(hào)， TN主講教師， SCORE成績(jī)， ADD上課地址， G學(xué)分 )，若一個(gè)學(xué)生選擇兩門以上課程，那么在關(guān)系中至少要有兩個(gè)或兩個(gè)以上元組，以便存儲(chǔ)不同課程成績(jī)，如 表 。 ? 1NF是指數(shù)據(jù)庫(kù)表的每一列都是不可分割的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)，同一列中不能有多個(gè)值，即實(shí)體中的某個(gè)屬性不能有多個(gè)值或者不能有重復(fù)的屬性。如果出現(xiàn)重復(fù)的屬性，就可能需要定義一個(gè)新的實(shí)體，新的實(shí)體由重復(fù)的屬性構(gòu)成，新實(shí)體與原實(shí)體之間為一對(duì)多關(guān)系。在 1NF中，每一行只包含一個(gè)實(shí)例的信息，即 1NF就是無重復(fù)的列。 ? 說明 :在任何一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中， 1NF是對(duì)關(guān)系模式的基本要求，不滿足 1NF的數(shù)據(jù)庫(kù)就不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。 上一頁 下一頁 返回 ? (2NF) ? 2NF是在 1NF的基礎(chǔ)上建立起來的，即滿足 2NF必須先滿足 1NF o 2NF要求數(shù)據(jù)庫(kù)表中的每個(gè)實(shí)例或行，必須可以被區(qū)分為實(shí)現(xiàn)實(shí)例的唯一標(biāo)識(shí)，如學(xué)生學(xué)號(hào)是唯一的，因此定義為主鍵。 ? 2NF要求實(shí)體的屬性完全依賴于主關(guān)鍵字。完全依賴是指不能存在僅依賴主關(guān)鍵字一部分的屬性，如果存在，那么這個(gè)屬性和主關(guān)鍵字的這一部分應(yīng)該分離出來形成一個(gè)新的實(shí)體，新實(shí)體與原實(shí)體之間是一對(duì)多的關(guān)系。為實(shí)現(xiàn)區(qū)分，通常需要為表加上一個(gè)列，以存儲(chǔ)各個(gè)實(shí)例的唯一標(biāo)識(shí)，即 2NF就是屬性完全依賴于主鍵。 ? 例 R(學(xué)號(hào)，課程號(hào)，主講教師，成績(jī)，上課地址 )。 R上有 (學(xué)號(hào)，課程號(hào) )→ 主講教師，課程號(hào) → 主講教師，前一個(gè)是局部依賴， R不是 2NF模式。 上一頁 下一頁 返回 ? 此時(shí) R的關(guān)系就會(huì)出現(xiàn)冗余和異?，F(xiàn)象，若某一門課程有 100個(gè)學(xué)生選修， ? 那么在關(guān)系中就會(huì)出現(xiàn) 100個(gè)元組，因而主講教師和地址就會(huì)重復(fù)100次。如果把 R分解成 R1(學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī) )和 R2(課程號(hào)，主講教師，上課地址 )后， (學(xué)號(hào)，課程號(hào) )→ 課程名在模式 R1和 R2中不出現(xiàn)了，那么剛才的冗余和異常現(xiàn)象就消失了。 R1和 R2都是 2NF的模式。 ? 例 SCD(SNO, SN, AGE, DEPT, MN, CNO, TN, SCORE, ADD)規(guī)范到 2NF。 ? 由 SNO→SN, SNO→AGE, SNO→DEPT,(SNO,CNO)→SCORE ，可以判斷，關(guān)系 SCD至少描述了兩個(gè)實(shí)體，即 : ? 一個(gè)描述學(xué)生實(shí)體 SD,屬性有 SNO, SN, AGE, DEPT, MN。 上一頁 下一頁 返回 ? 另一個(gè)描述學(xué)生與課程的聯(lián)系 SC(選課 )，屬性有 SNO, CNO, TN, SCORE,ADD和 G。如 圖 。 ? (3NF) ? 如果關(guān)系模式 R是 1NF，且每個(gè)非主屬性都不傳遞函數(shù)依賴于 R的候選鍵，那么稱 R是 3NF的模式。如果數(shù)據(jù)庫(kù)模式中每個(gè)關(guān)系模式都是3NF，則稱其為 3NF的數(shù)據(jù)庫(kù)模式。 ? 對(duì)例 SC(課程號(hào)，主講教師，上課地址 )是 2NF模式。 ? 如果 SC中有課程號(hào) → 主講教師，主講教師 → 上課地址，那么主講教師 → 上課地址就是一個(gè)傳遞函數(shù)依賴， SC不是 3NF模式。此時(shí)模式SC的關(guān)系中也會(huì)出現(xiàn)冗余和異常操作。 上一頁 下一頁 返回 ? 滿足 3NF必須先滿足 2NF，即 3NF要求一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表中不包含在其他表中已包含的非主關(guān)鍵字信息。 3NF就是屬性不依賴于其他非主屬性。對(duì)例 : ? (學(xué)號(hào) )→( 姓名，年齡 ) ? (系別 )→ 系主任 ? (課程號(hào) )→( 學(xué)分，主講教師，上課地址 ) ? (學(xué)號(hào)，課程號(hào) )→( 成績(jī) ) ? 若不滿足 2NF的要求，會(huì)產(chǎn)生以下問題 : ? (1)數(shù)據(jù)冗余。 ? 同一門課程由 n個(gè)學(xué)生選修，“學(xué)分”就重復(fù) n1次 。同一個(gè)學(xué)生選修了 m門課程，姓名和年齡就重復(fù)了 m1次。 上一頁 下一頁 返回 ? (2)更新異常。 ? 若調(diào)整了某門課程的學(xué)分，數(shù)據(jù)表中所有行的“學(xué)分”值都要更新 。否則會(huì)出現(xiàn)同一門課程學(xué)分不同的情況。 ? 假設(shè)要開設(shè)一門新的課程，暫時(shí)沒有人選修。這樣，由于還沒有“學(xué)號(hào)”關(guān)鍵字，課程名稱和學(xué)分也無法記入數(shù)據(jù)庫(kù)。 ? (3)刪除異常。 ? 假設(shè)一批學(xué)生已經(jīng)完成課程的選修，這些選修記錄就應(yīng)該從數(shù)據(jù)庫(kù)表中刪除。但是，與此同時(shí)，課程名稱和學(xué)分信息也被刪除了。很顯然，這也會(huì)導(dǎo)致刪除異常。 ? 例 R分解為 3NF的 4個(gè)關(guān)系模式 : ? SC(SNO， CNO， SCORE) 上一頁 下一頁 返回 ? C(CNO， G， TN, ADD) ? S(SNO， SN， AGE) ? D(DEPT， MN) ? 該關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型達(dá)到了 3NF的要求。從以上兩個(gè)關(guān)系模式分解的例子可以看出，對(duì)關(guān)系規(guī)范化的分解過程體現(xiàn)出了“一事一地”的設(shè)計(jì)原則，即一個(gè)關(guān)系反映一個(gè)實(shí)體或一個(gè)聯(lián)系，不應(yīng)當(dāng)把幾樣?xùn)|西混合在一起。 ? 第一范式 :1NF是對(duì)屬性的原子性約束，要求屬性具有原子性，不可再分解。 ? 第二范式 :2NF是對(duì)記錄的唯一性約束，要求記錄有唯一標(biāo)識(shí)，即實(shí)體的唯一性。 上一頁 下一頁 返回 ? 第三范式 :3NF是對(duì)字段冗余性的約束，即任何字段均不能由其他字段派生出來，它要求字段沒有冗余。 ? 根據(jù)分解原則，所得到的例 3NF建立的表如 圖 。 ? 對(duì)于分解后的兩個(gè)關(guān)系 S和 D，主鍵分別為 SNO和 DEPT，不存在非主屬性對(duì)主鍵的傳遞函數(shù)依賴。因此， S∈ 3NF, D∈ 3NF。 ? 4. BCNF范式 ? 設(shè)關(guān)系模式 RU, F∈ 1NF，如果對(duì)于 R的每個(gè)函數(shù)依賴 X→Y ，若 Y不屬于 X，則 X必含有候選碼，那么 R∈ BCNF。 ? 若 R∈ BCNF,每一個(gè)決定屬性集 (因素 )都包含 (候選 )碼 R中的所有屬 ? 性 (主屬性、非主屬性 )都完全函數(shù)依賴于碼。 上一頁 下一頁 返回 ? 若 R∈ 3NF，則 R不一定 ∈ BCNF。 ? 在關(guān)系模式 STC(S, T, C)中， S表示學(xué)生， T表示教師， C表示課程。 ? 每一教師只教一門課。每門課由若干教師教，某一學(xué)生選定某門課，就確定了一個(gè)固定的教師。某個(gè)學(xué)生選修某個(gè)教師的課就確定了所選課的名稱 : ? (S， C)→T ， (S， T)→C ， T→C 。 ? BCNF規(guī)范化是指把 3NF關(guān)系模式通過投影分解轉(zhuǎn)換成 BCNF關(guān)系模式的集合。 ? 下面以 3NF關(guān)系模式 SNC為例，來說明 BCNF規(guī)范化的過程。 ? 例 SNC(SNO, SN, CNO, SCORE)規(guī)范到 BCNF。 上一頁 下一頁 返回 ? 分析 SNC數(shù)據(jù)冗余產(chǎn)生的原因，是因?yàn)樵谶@一個(gè)關(guān)系中存在兩個(gè)實(shí)體，一個(gè)為學(xué)生實(shí)體，屬性有 SNO, SN。另一個(gè)是選課實(shí)體，屬性有 SNO, CNO和 SCORE。 ? 根據(jù)分解的原則，可以將 SNC分解成以下兩個(gè)關(guān)系 : ? S1(SNO, SN)，描述學(xué)生實(shí)體 。 ? S2 (SNO, CNO, SCORE)，描述學(xué)生與課程的聯(lián)系。 ? 對(duì)于 S1，有兩個(gè)候選鍵 SNO和 SN。 ? 對(duì)于 S2 ，主鍵為 (SNO,CNO )。 ? 在這兩個(gè)關(guān)系中，無論主屬性還是非主屬性都不存在對(duì)鍵的部分依賴和傳遞依賴， S1為 BCNF, S2為 BCNF 。 ? 分解后， S1 l和 S2的函數(shù)依賴分別如 圖 。 上一頁 下一頁 返回 ? SNC轉(zhuǎn)換成 BCNF后，數(shù)據(jù)冗余度明顯