【文章內容簡介】 、3NF 、BcNF 、多值依賴、4NF 。定義1：設R(U)是屬性集U上的關系模式。X，Y是屬性集U的子集。若對于R(U)的任意一個可能的關系r，r中不可能存在兩個元組在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)依賴于X，記作X224。Y。（即只要X上的屬性值相等，Y上的值一定相等。）術語和記號：X224。Y，但Y不是X的子集，則稱X224。Y是非平凡的函數(shù)依賴。若不特別聲明，總是討論非平凡的函數(shù)依賴。X224。Y，但Y是X的子集，則稱X224。Y是平凡的函數(shù)依賴。若X224。Y，則X叫做決定因素(Determinant)。若X224。Y，Y224。X，則記作X223。224。Y。若Y不函數(shù)依賴于X，則記作X 224。 Y。定義2：在R(U)中，如果 X224。Y，并且對于X的任何一個真子集X’，都有X’ 224。 Y，則稱Y對X完全函數(shù)依賴 若X224。Y，但Y不完全函數(shù)依賴于X，則稱Y對X部分函數(shù)依賴定義3：若關系模式R的每一個分量是不可再分的數(shù)據(jù)項，則關系模式R屬于第一范式(1NF)。定義4：若關系模式R∈1NF，且每一個非主屬性完全函數(shù)依賴于碼，則關系模式R∈2NF 。（即1NF消除了非主屬性對碼的部分函數(shù)依賴則成為2NF）。定義5:關系模式R 中若不存在這樣的碼X、屬性組Y及非主屬性Z(Z不是Y的子集)使得X224。Y，Y 224。 X，Y 224。 Z成立，則稱R∈3NF。定義6:關系模式R∈1NF 。若X224。Y且Y不是X的子集時,X必含有碼，則R∈BCNF。定義7:關系模式R∈1NF，如果對于R的每個非平凡多值依賴X224。224。Y(Y不是X的子集，Z=UXY不為空)，X都含有碼，則稱R∈4NF。2．建立一個關于系、學生、班級、學會等諸信息的關系數(shù)據(jù)庫。學生：學號、姓名、出生年月、系名、班號、宿舍區(qū)。班級：班號、專業(yè)名、系名、人數(shù)、入校年份。系：系名、系號、系辦公地點、人數(shù)。學會：學會名、成立年份、辦公地點、人數(shù)。 語義如下：一個系有若干專業(yè)，每個專業(yè)每年只招一個班，每個班有若干學生。一個系的學生住在同一宿舍區(qū)。每個學生可參加若干學會，每個學會有若干學生。學生參加某學會有一個入會年份。 請給出關系模式，寫出每個關系模式的極小函數(shù)依賴集，指出是否存在傳遞函數(shù)依賴，對于函數(shù)依賴左部是多屬性的情況討論函數(shù)依賴是完全函數(shù)依賴，還是部分函數(shù)依賴。指出各關系模式的候選碼、外部碼，有沒有全碼存在?解：(1)關系模式如下： 學生：S(Sno，Sname，Sbirth，Dept，Class，Rno) 班級：C(Class，Pname，Dept，Cnum，Cyear) 系：D(Dept，Dno，Office，Dnum) 學會：M(Mname，Myear，Maddr，Mnum) (2)每個關系模式的最小函數(shù)依賴集如下： A、學生S (Sno，Sname，Sbirth，Dept，Class，Rno) 的最小函數(shù)依賴集如下:Sno224。Sname，Sno224。Sbirth，Sno224。Class，Class224。Dept，DEPT224。Rno 傳遞依賴如下：由于Sno224。Dept，而Dept224。Sno ，Dept224。Rno（宿舍區(qū)）所以Sno與Rno之間存在著傳遞函數(shù)依賴。 由于Class224。Dept，Dept 224。 Class，Dept224。Rno 所以Class與Rno之間存在著傳遞函數(shù)依賴。 由于Sno224。Class，Class224。Sno，Class224。Dept 所以Sno與Dept之間存在著傳遞函數(shù)依賴。 B、班級C(Class，Pname，Dept，Cnum，Cyear)的最小函數(shù)依賴集如下: Class224。Pname，Class224。Cnum，Class224。Cyear，Pname224。Dept. 由于Class224。Pname，Pname224。Class，Pname224。Dept 所以C1ass與Dept之間存在著傳遞函數(shù)依賴。C、系D(Dept，Dno，Office，Dnum)的最小函數(shù)依賴集如下： Dept224。Dno，Dno224。Dept，Dno224。Office，Dno224。Dnum 根據(jù)上述函數(shù)依賴可知，Dept與Office，Dept與Dnum之間不存在傳遞依賴。D、學會M(Mname，Myear，Maddr，Mnum)的最小函數(shù)依賴集如下： Mname224。Myear，Mname224。Maddr，Mname224。Mnum 該模式不存在傳遞依賴。 (3)各關系模式的候選碼、外部碼，全碼如下： A、學生S候選碼：Sno；外部碼：Dept、Class；無全碼 B、班級C候選碼：Class；外部碼：Dept；無全碼 C、系D候選碼：Dept或Dno；無外部碼；無全碼 D、學會M候選碼：Mname；無外部碼；無全碼3 ．試由amstrong 公理系統(tǒng)推導出下面三條推理規(guī)則：( l ）合并規(guī)則：若X 一Z , X 一Y ，則有X 一YZ ( 2 ）偽傳遞規(guī)則：由x 一Y ，明吟z 有翔一z ( 3 ）分解規(guī)則：x 一Y , zcy ，有x 一z 證明( l ）已知X 一Z ，由增廣律知喲，YZ ，又因為X 一Y ，可得獄一X 卜）YZ ，最后根據(jù)傳遞律得x 一YZ 。( 2 ）已知X 一Y ，據(jù)增廣律得翔一Wy ，因為陰幾）Z ，所以X 林協(xié)明，Z ，通過傳遞律可知翔一Z 。( 3 ）已知zcy ，根據(jù)自反律知、吟z ，又因為x 一Y ，所以由傳遞律可得x 一Z 。5 ．試舉出3 個多值依賴的實例。答：（1）關系模式MSC ( M , S , C ）中，M 表示專業(yè)，S 表示學生，C 表示該專業(yè)的必修課。假設每個專業(yè)有多個學生，有一組必修課。設同專業(yè)內所有學生選修的必修課相同，實例關系如下。按照語義對于M 的每一個值M i , s 有一個完整的集合與之對應而不問C 取何值，所以M 一一S 。由于C 與S 的完全對稱性，必然有M 一一C 成立。（2）關系模式ISA ( I , S , A ）中，I 表示學生興趣小組，S 表示學生，A 表示某興趣小組的活動項目。假設每個興趣小組有多個學生，有若干活動項目。每個學生必須參加所在興趣小組的所有活動項目，每個活動項目要求該興趣小組的所有學生參加。按照語義有I 一一S , I 一一A 成立。（3）關系模式RDP ( R , D , P ）中，R 表示醫(yī)院的病房，D 表示責任醫(yī)務人員，P 表示病人。假設每個病房住有多個病人，有多個責任醫(yī)務人員負責醫(yī)治和護理該病房的所有病人。12．下面的結論哪些是正確的? 哪些是錯誤的? 對于錯誤的請給一個反例說明之。（1）任何一個二目關系是屬于3NF。答：正確。因為關系模式中只有兩個屬性，所以無傳遞。（2）任何一個二目關系是屬于BCNF.答:正確。按BCNF的定義，若X224。Y,且Y不是X的子集時，每個決定因素都包含碼，對于二目關系決定因素必然包含碼。詳細證明如下：（任何二元關系模式必定是BCNF）。證明：設R為一個二目關系R(A1，A2)，則屬性A1和A2之間可能存在以下幾種依賴關系：A、A1224。A2，但A2224。A1，則關系R的碼為A1，決定因素都包含碼，所以，R是BCNF。B、A1224。A2，A2224。A1，則關系R的碼為A2，所以決定因素都包含碼，R是BCNF。包含碼。R是BCNF。C、R的碼為(A1，A2)（即A1 224。A2，A2 224。A1），決定因素都（3）任何一個二目關系是屬于4NF.答:正確。因為只有兩個屬性，所以無非平凡的多值依賴。第7章 數(shù)據(jù)庫設計1．試述數(shù)據(jù)庫設計過程。答：這里只概要列出數(shù)據(jù)庫設計過程的六個階段： ( l ）需求分析； ( 2 ）概念結構設計； ( 3 ）邏輯結構設計； ( 4 ）數(shù)據(jù)庫物理設計； ( 5 ）數(shù)據(jù)庫實施； ( 6 ）數(shù)據(jù)庫運行和維護。這是一個完整的實際數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)的設計過程。不僅包括設計數(shù)據(jù)庫本身，還包括數(shù)據(jù)庫的實施、運行和維護。設計一個完善的數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)往往是上述六個階段的不斷反復。2 ．試述數(shù)據(jù)庫設計過程各個階段上的設計描述。答：各階段的設計要點如下： ( l ）需求分析：準確了解與分析用戶需求（包括數(shù)據(jù)與處理）。 ( 2 ）概念結構設計：通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體 DBMS 的概念模型。 ( 3 ）邏輯結構設計：將概念結構轉換為某個 DBMS 所支持的數(shù)據(jù)模型，并對其進行優(yōu)化。 ( 4 ）數(shù)據(jù)庫物理設計：為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應用環(huán)境的物理結構（包括存儲結構和存取方法）。 ( 5 ）數(shù)據(jù)庫實施：設計人員運用 DBMS 提供的數(shù)據(jù)語言、工具及宿主語言，根據(jù)邏輯設計和物理設計的結果建立數(shù)據(jù)庫，編制與調試應用程序，組織數(shù)據(jù)入庫，并進行試運行。 ( 6 ）數(shù)據(jù)庫運行和維護：在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行過程中對其進行評價、調整與修改。3 ．試述數(shù)據(jù)庫設計過程中結構設計部分形成的數(shù)據(jù)庫模式。答：數(shù)據(jù)庫結構設計的不同階段形成數(shù)據(jù)庫的各級模式，即： ( l ）在概念設計階段形成獨立于機器特點，獨立于各個 DBMS 產品的概念模式，在本篇中就是 E 一 R 圖； ( 2 ）在邏輯設計階段將 E 一 R 圖轉換成具體的數(shù)據(jù)庫產品支持的數(shù)據(jù)模型，如關系模型，形成數(shù)據(jù)庫邏輯模式，然后在基本表的基礎上再建立必要的視圖 ( Vi 娜），形成數(shù)據(jù)的外模式； ( 3 ）在物理設計階段，根據(jù) DBMS 特點和處理的需要，進行物理存儲安排，建立索引，形成數(shù)據(jù)庫內模式。4 ．試述數(shù)據(jù)庫設計的特點。答：數(shù)據(jù)庫設計既是一項涉及多學科的綜合性技術又是一項龐大的工程項目。其主要特點有： ( l ）數(shù)據(jù)庫建設是硬件、軟件和干件（技術與管理的界面）的結合。 ( 2 ）從軟件設計的技術角度看，數(shù)據(jù)庫設計應該和應用系統(tǒng)設計相結合，也就是說，整個設計過程中要把結構（數(shù)據(jù)）設計和行為（處理）設計密切結合起來。5 ．需求分析階段的設計目標是什么？調查的內容是什么？答：需求分析階段的設計目標是通過詳細調查現(xiàn)實世界要處理的對象（組織、部門、企業(yè)等），充分了解原系統(tǒng)（手工系統(tǒng)或計算機系統(tǒng)）工作概況，明確用戶的各種需求，然后在此基礎上確定新系統(tǒng)的功能。調查的內容是“數(shù)據(jù)’夕和“處理”，即獲得用戶對數(shù)據(jù)庫的如下要求： ( l ）信息要求，指用戶需要從數(shù)據(jù)庫中獲得信息的內容與性質，由信息要求可以導出數(shù)據(jù)要求，即在數(shù)據(jù)庫中需要存儲哪些數(shù)據(jù)； ( 2 ）處理要求，指用戶要完成什么處理功能，對處理的響應時間有什么要求，處理方式是批處理還是聯(lián)機處理； ( 3 ）安全性與完整性要求。6 ．數(shù)據(jù)字典的內容和作用是什么？答：數(shù)據(jù)字典是系統(tǒng)中各類數(shù)據(jù)描述的集合。數(shù)據(jù)字典的內容通常包括： ( l ）數(shù)據(jù)項； ( 2 ）數(shù)據(jù)結構； ( 3 ）數(shù)據(jù)流； ( 4 ）數(shù)據(jù)存儲； ( 5 ）處理過程五個部分。其中數(shù)據(jù)項是數(shù)據(jù)的最小組成單位，若干個數(shù)據(jù)項可以組成一個數(shù)據(jù)結構。數(shù)據(jù)字典通過對數(shù)據(jù)項和數(shù)據(jù)結構的定義來描述數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)存儲的邏輯內容。數(shù)據(jù)字典的作用：數(shù)據(jù)字典是關于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的描述，在需求分析階段建立，是下一步進行概念設計的基礎，并在數(shù)據(jù)庫設計過程中不斷修改、充實、完蓋。7 ．什么是數(shù)據(jù)庫的概念結構？試述其特點和設計策略。答：概念結構是信息世界的結構，即概念模型，其主要特點是： ( l ）能真實、充分地反映現(xiàn)實世界，包括事物和事物之間的聯(lián)系，能滿足用戶對數(shù)據(jù)的處理要求，是對現(xiàn)實世界的一個真實模型； ( 2 ）易于理解，從而可以用它和不熟悉計算機的用戶交換意見，用戶的積極參與是數(shù)據(jù)庫設計成功的關鍵； ( 3 ）易于更改，當應用環(huán)境和應用要求改變時，容易對概念模型修改和擴充； ( 4 ）易于向關系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉換。概念結構的設計策略通常有四種： l ）自頂向下，即首先定義全局概念結構的框架，然后逐步細化； 2 ）自底向上，即首先定義各局部應用的概念結構，然后將它們集成起來，得到全局概念結構； 3 ）逐步擴張，首先定義最重要的核心概念結構，然后向外擴充，以滾雪球的方式逐步生成其他概念結構，直至總體概念結構； 4 ）混合策略，即將自頂向下和自底向上相結合，用自頂向下策略設計一個全局概念結構的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設計的各局部概念結構。8 ．什么叫數(shù)據(jù)抽象？試舉例說明。答：數(shù)據(jù)抽象是對實際的人、物、事和概念進行人為處理，抽取所關心的共同特性，忽略非本質的細節(jié)，并把這些特性用各種概念精確地加以描述，這些概念組成了某種模型。如“分類’夕這種抽象是：定義某一類概念作為現(xiàn)實世界中一組對象的類型。這些對象具有某些共同的特性和行為。它抽象了對象值和型之間的， 39。 i 5 member of ”的語義。在 E 一 R 模型中，實體型就是這種抽象。例如在學校環(huán)境中，李英是老師，表示李英是教師類型中的一員，則教師是實體型，李英是教師實體型中的一個實體值，具有教師共同的特性和行為：在某個系某個專業(yè)教學，講授某些課程，從事某個方向的科研。9 ．試述數(shù)據(jù)庫概念結構設計的重要性和設計步驟。答：重要性：數(shù)據(jù)庫概念設計是整個數(shù)據(jù)庫設計的關鍵，將在需求分析階段所得到的應用需求首先抽象為概念結構，以此作為各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎，從而能更好地、更準確地用某一 DBMS 實現(xiàn)這些需求。設計步驟：概念結構的設計方法有多種，其中最經(jīng)常采用的策略是自底向上方法，該方法的設計步驟通常分為兩步：第 1 步是抽象數(shù)據(jù)并設計局部視圖，第 2 步是集成局部視圖，