【文章內(nèi)容簡介】 （ 4NF） 第三范式（ 3NF） ? 3NF的定義 定義 關系模式 RU， F 中若不存在這樣的碼 X、屬性組 Y及非主屬性 Z（ Z ? Y） , 使得X→Y， Y → X， Y→Z，成立，則稱 RU， F ∈ 3NF。 ? 例， SL(Sno, Sdept, Sloc) ∈ 2NF SD（ Sno， Sdept） ∈ 3NF DL（ Sdept， Sloc） ∈ 3NF 學生 (學號，姓名，宿舍樓，宿舍號 )∈ 3NF 第三范式（續(xù)） ? 若 R∈ 3NF，則 R的每一個非主屬性既不部分函數(shù)依賴于候選碼也不傳遞函數(shù)依賴于候選碼。 ? 如果 R∈ 3NF，則 R也是 2NF。 ? 采用投影分解法將一個 2NF的關系分解為多個3NF的關系，可以在一定程度上解決原 2NF關系中存在的插入異常、刪除異常、數(shù)據(jù)冗余度大、修改復雜等問題。 ? 將一個 2NF關系分解為多個 3NF的關系后，并不能完全消除關系模式中的各種異常情況和數(shù)據(jù)冗余。 第三范式（續(xù)） 例：在關系模式 STJ（ S， T， J）中， S表示學生，T表示教師， J表示課程。 ? 函數(shù)依賴： 假設每一教師只教一門課。每門課由若干教師教，但某一學生選定某門課，就確定了一個固定的教師。某個學生選修某個教師的課就確定了所選課的名稱。于是有： (S， J)→T， (S， T)→J， T→J 第三范式（續(xù)） S J T S T J STJ 第三范式（續(xù)） ?(S， J)和 (S， T)都可以作為候選碼 。 ?STJ∈ 3NF ?T→J，即 T是決定屬性集，可是 T只是主屬性，它既不是候選碼，也不包含候選碼。 第三范式（續(xù)） ? 存在的問題： (1) 插入異常 如果某個教師開設了某門課程，但尚未有學生選修，則有關信息也無法存入數(shù)據(jù)庫中。 第三范式（續(xù)） (2) 刪除異常 如果選修過某門課程的學生全部畢業(yè)了，在刪除這些學生元組的同時，相應教師開設該門課程的信息也同時丟掉了。 (3) 數(shù)據(jù)冗余度大 雖然一個教師只教一門課，但每個選修該教師該門課程的學生元組都要記錄這一信息。 第三范式（續(xù)） (4) 修改復雜 某個教師開設的某門課程改名后，所有選修了該教師該門課程的學生元組都要進行相應修改。 因此雖然 STJ∈ 3NF，但它仍不是一個理想的關系模式。 第三范式（續(xù)） ? 原因： 主屬性 J依賴于 T，即主屬性 J部分依賴于碼 (S, T)。 ? 解決方法： 采用投影分解法，將 STJ分解為二個關系模式： SJ(S， J) TJ(T， J) 第三范式（續(xù)） S J T S T J STJ 第三范式（續(xù)） SJ的碼為（ S， J）， TJ的碼為 T。 S J ST T J TJ 第三范式（續(xù)） 在分解后的關系模式中沒有任何屬性對碼的部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴。它解決了上述四個問題： (1)TJ關系中可以存儲所開課程尚未有學生選修的教師信息。 (2) 選修過某門課程的學生全部畢業(yè)了，只是刪除 SJ關系中的相應元組，不會影響 TJ關系中相應教師開設該門課程的信息。 第三范式（續(xù)） (3) 關于每個教師開設課程的信息只在 TJ關系中存儲一次。 (4) 某個教師開設的某門課程改名后，只需修改TJ關系中的一個相應元組即可。 規(guī)范化 第一范式（ 1NF） 第二范式（ 2NF） 第三范式（ 3NF） BC范式（ BCNF） 多值依賴與第四范式（ 4NF） BC范式（ BCNF） ? BCNF（ Boyce Codd Normal Form）是由Boyce和 Codd提出的，比 3NF更進了一步。通常認為 BCNF是修正的第三范式，所以有時也稱為第三范式。 ? BCNF的定義 定義 設關系模式 RU， F∈ 1NF，如果對于 R的每個函數(shù)依賴 X→Y，若 Y不屬于 X，則X必含有候選碼，那么 R∈ BCNF。 BC范式（續(xù)） 換句話說，在關系模式 RU， F中，如果每一個決定屬性集都包含候選碼，則R∈ BCNF。 例： STJ（ S， T， J） ∈ 3NF SJ（ S， J） ∈ BCNF TJ（ T， J） ∈ BCNF BC范式（續(xù)） ? 采用投影分解法將一個 3NF的關系分解為多個BCNF的關系，可以進一步解決原 3NF關系中存在的插入異常、刪除異常、數(shù)據(jù)冗余度大、修改復雜等問題。 ? BCNF的關系模式所具有的性質(zhì) ⒈ 所有非主屬性都完全函數(shù)依賴于每個候選碼。 ⒉ 所有主屬性都完全函數(shù)依賴于每個不包含它的候選碼。 ⒊ 沒有任何屬性完全函數(shù)依賴于非碼的任何一組屬性。 BC范式（續(xù)） ? 3NF與 BCNF的關系 – 如果關系模式 R∈ BCNF，必定有 R∈ 3NF。 – 如果 R∈ 3NF，且 R只有一個候選碼，則 R必屬于 BCNF。 ? 如果一個關系數(shù)據(jù)庫中的所有關系模式都屬于BCNF，那么在函數(shù)依賴范疇內(nèi)，它已實現(xiàn)了模式的徹底分解，達到了最高的規(guī)范化程度，消除了插入異常和刪除異常。 范式 第一范式（ 1NF） 第二范式（ 2NF） 第三范式（ 3NF） BC范式（ BCNF） 多值依賴與第四范式（ 4NF） 多值依賴與第四范式（ 4NF） ?例子 ?一、多值依賴 ?二、第四范式（ 4NF） 多值依賴與第四范式（續(xù)） 例子 屬于 BCNF的關系模式 : – 函數(shù)依賴 : 一個完美的關系模式 – 多值依賴 : 例 : 設學校中某一門課程由多個教師講授，他們使用相同的一套參考書。 用關系模式 Teaching(C, T, B)來表示課程 C、教師 T和參考書 B之間的關系。 多值依賴與第四范式（續(xù)） … … … 課 程 C 教 員 T 參 考 書 B 物理 數(shù)學 計算數(shù)學 李 勇 王 軍 李 勇 張 平 張 平 周 峰 普通物理學 光學原理 物理習題集 數(shù)學分析 微分方程 高等代數(shù) 數(shù)學分析 表 多值依賴與第四范式（續(xù)） 普通物理學 光學原理 物理習題集 普通物理學 光學原理 物理習題集 數(shù)學分析 微分方程 高等代數(shù) 數(shù)學分析 微分方程 高等代數(shù) … 李 勇 李 勇 李 勇 王 軍 王 軍 王 軍 李 勇 李 勇 李 勇 張 平 張 平 張 平 … 物 理 物 理 物 理 物 理 物 理 物 理 數(shù) 學 數(shù) 學 數(shù) 學 數(shù) 學 數(shù) 學 數(shù) 學 … 參考書 B 教員 T 課程 C 用二維表表示：表 Teaching 多值依賴與第四范式（續(xù)） ? Teaching∈ BCNF: Teach具有唯一候選碼 (C，T， B)， 即全碼。 ? Teaching模式中存在的問題 (1)數(shù)據(jù)冗余度大：有多少名任課教師，參考書就要存儲多少次。 多值依賴與第四范式（續(xù)） ? Teaching模式中存在的問題 (2)增加操作復雜：當某一課程增加一名任課教師時，該課程有多少本參照書，就必須插入多少個元組。 例如物理課增加一名教師劉關，需要插入兩個元組： （物理，劉關，普通物理學）， （物理，劉關，光學原理） 多值依賴與第四范式（續(xù)） ? Teaching模式中存在的問題 (3)刪除操作復雜：某一門課要去掉一本參考書，該課程有多少名教師，就必須刪除多少個元組。 (4)修改操作復雜：某一門課要修改一本參考書，該課程有多少名教師，就必須修改多少個元組。 ? 產(chǎn)生原因 參考書的取值和教師的取值是彼此獨立毫無關系的，都只取決于課程名。 一、多值依賴 ?定義 定義 設 R(U)是一個屬性集 U上的一個關系模式， X、 Y和 Z是 U的子集，并且 Z＝ U－ X－ Y， 多值依賴 X→→Y成立當且僅當對 R的任一關系 r， r在（ X， Z）上的每個值對應一組 Y的值，這組值僅僅決定于 X值而與 Z值無關。 例 Teaching（ C,T,B） 多值依賴（續(xù)） ?平凡多值依賴和非平凡的多值依賴 – 若 X→→Y，而 Z＝ φ，則稱 X→→Y為 平凡的多值依賴 。 – 否則稱 X→→Y為 非平凡的多值依賴 。 多值依賴（續(xù)） ?多值依賴的性質(zhì) （ 1）多值依賴具有對稱性。 若 X→→Y，則 X→→Z，其中 Z＝ U－ X－ Y 多值依賴的對稱性可以用完全二分圖直觀地表示出來。 （ 2）多值依賴具有傳遞性。 若 X→→Y， Y→→Z， 則 X→→Z Y。 多值依賴的對稱性 Xi Zi1 Zi2 … Zim Yi1 Yi2