【正文】 基本原則就是遵循“一事一地”的原則。 1NF ↓ 消除 非主屬性 對碼的部分函數(shù)依賴 消除決定屬性 2NF 集對碼的非平 ↓ 消除 非主屬性 對碼的傳遞函數(shù)依賴 凡函數(shù)依賴 3NF ↓ 消除 主屬性 對碼的部分和傳遞函數(shù)依賴 BCNF ↓ 消除非平凡且非函數(shù)依賴的多值依賴 4NF 規(guī)范化的基本思想 – 消除不合適的數(shù)據(jù)依賴 – 使模式中的各關(guān)系模式達到某種程度的“分離” – 采用“一事一地”的模式設(shè)計原則 ? 讓一個關(guān)系描述一個概念、一個實體或者實體間的一種聯(lián)系。若多于一個概念就把它“分離”出去 – 所謂規(guī)范化實質(zhì)上是概念的單一化 ? 關(guān)系模式的規(guī)范化過程是通過對關(guān)系模式的投影分解來實現(xiàn)的，但是投影分解方法不是唯一的，不同的投影分解會得到不同的結(jié)果。 ? 在這些分解方法中，只有能夠保證分解后的關(guān)系模式與原關(guān)系模式等價的方法才是有意義的。 規(guī)范化的要求 ? 無損連接性 （ Lossless Join） ? 設(shè)關(guān)系模式 R(U， F)被分解為若干個關(guān)系模式R1(U1， F1)， R2(U2， F2)， … , Rn(Un， Fn)， 其中 U=U1U2… UN， 如果 R與 R1， R2， … ， Rn自然連接的結(jié)果相等 ， 則稱關(guān)系模式 R的分解具有無損連接性 。 規(guī)范化的要求 ? 函數(shù)依賴保持性 （ Preserve Dependency） ? 設(shè)關(guān)系模式 R(U， F)被分解為若干個關(guān)系模式R1(U1， F1)， R2(U2， F2)， … , Rn(Un， Fn)， 其中 U=U1U2… UN， 如果 F所蘊含的函數(shù)依賴一定也由分解得到的某個關(guān)系模式中的函數(shù)依賴 Fi所蘊含 ， 則稱關(guān)系模式 R的分解具有函數(shù)依賴保持性 。 關(guān)系模式規(guī)范化的要求 – 保證分解后的關(guān)系模式與原關(guān)系模式是等價的 – 等價的三種標準： ? 分解要具有無損連接性； ? 分解要具有函數(shù)依賴保持性； ? 分解既要具有無損連接性，又要具有函數(shù)依賴保持性。 保證不丟失信息 減輕或解決各種異常情況 例題綜合 ? 對于關(guān)系模式 D(SNo,SN,Age,Dept,MN)規(guī)范到 3NF，可以有以下三種不同的分解方法： 第一種分解方法 ? 第一種分解方法： – S(SNo,SN,Age,Dept) – D(Dept,MN) ? 復(fù)原方法： – SD(SNo,SN,Age,Dept,MN) =S[SNo,SN,Age,Dept]*D[Dept,MN]， – 即，用其兩個投影在 DEPT上的自然連接可復(fù)原關(guān)系模式 SD。 ? 對于分解后的關(guān)系模式 S，有函數(shù)依賴 SNo→Dept，對于 D，有函數(shù)依賴 Dept→MN，這種分解方法保持了原來的 SD中的兩個完全函數(shù)依賴 SNo→Dept，Dept→MN。 ? 分解既具有無損連接性，又具有函數(shù)依賴保持性。 第二種分解方法 ? 第二種分解方法： – S1(SNo,SN,Age,Dept) – D1(SNo,MN) SNo SN Age Dept SNo MN S1 趙亦 17 計算機 S1 劉偉 S2 錢爾 18 信息 S2 王平 S3 孫珊 20 信息 S3 王平 S4 李思 21 自動化 S4 劉偉 S1 D1 第二種分解方法 ? 分解以后，兩個關(guān)系的主鍵都為 SNo，也不存在非主屬性對主鍵的傳遞函數(shù)依賴，所以兩個關(guān)系均屬于 3NF。 ? SD=S1*D1，關(guān)系模式 SD等于 S1和 D1在 SNO上的自然連接，這種分解也具有無損連接性，保證不丟失原關(guān)系中的信息。 第二種分解方法 ? 仍然存在著一些問題： 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(xué)生人數(shù) 。 2． 插入異常 。 當一個新系沒有招生時 ， 系主任的名字則無法插入 。 3． 刪除異常 。 某系學(xué)生全部畢業(yè)而沒有招生時 ，要刪除全部學(xué)生的記錄 ， 兩個關(guān)系都要涉及 ，有關(guān)該系的信息將被刪除 。 4． 更新異常 。 更換系主任時 ， 需改動較多的學(xué)生記錄 。 另外 ， 某個學(xué)生要轉(zhuǎn)系 ， 必須修改兩個關(guān)系 。 第二種分解方法 ? 原因：分解得到的兩個關(guān)系模式不是相互獨立的。 ? SD中的函數(shù)依賴 Dept→MN既沒有投影到關(guān)系模式 S1上，也沒有投影到關(guān)系模式 D1上，而是跨在這兩個關(guān)系模式上，也就是說這種分解方法沒有保持原關(guān)系中的函數(shù)依賴，卻用了原關(guān)系隱含的傳遞函數(shù)依賴 SNo MN。 ? 說明：分解只具有無損連接性，而不具有函數(shù)依賴保持性。 ? ?? t第三種分解方法 ? 第三種分解方法 – S2(SNo,SN,Age,MN) – D2(Dept,MN) SNo SN Age MN Dept MN S1 趙亦 17 劉偉 計算機 劉偉 S2 錢爾 18 王平 信息 王平 S3 孫珊 20 王平 自動化 劉偉 S4 李思 21 劉偉 S2 D2 第三種分解方法 ? 分解以后，兩個關(guān)系均為 3NF，公共屬性為 MN，但 MN SNo， MN Dept，所以 S2*D2≠SD。 ? S2和 D2在 MN上的自然連接的結(jié)果。 SNo SN Age Dept MN S1 趙亦 17 計算機 劉偉 S1 趙亦 17 自動化 劉偉 S2 錢爾 18 信息 王平 S3 孫珊 20 信息 王平 S4 李思 21 計算機 劉偉 S4 李思 21 自動化 劉偉 第三種分解方法 ? S2*D2比原來的關(guān)系 SD多了兩個元組（ S1，趙亦，17，自動化，劉偉）和（ S4，李思， 21，計算機，劉偉），因此也無法知道原來的 SD關(guān)系中究竟有哪些元組，從這個意義上說，此分解方法仍然丟失了信息。所以其 分解是不可恢復(fù) 的。 ? 另外，這種分解方法只保持了原來的 SD中的Dept→MN這個完全函數(shù)依賴而未用另外一個SNo→DEPT完全依賴，卻用了原關(guān)系的傳遞函數(shù)依賴 SNo MN。 ? 分解既不具有無損連接性，也不具有函數(shù)依賴保持性，同樣存在著數(shù)據(jù)操作的異常情況。 ? ?? t分解方法小結(jié) ? 如果一個分解具有無損連接性，則能夠保證不丟失信息。 ? 如果一個分解具有函數(shù)依賴保持性，則可以減輕或解決各種異常情況，保證關(guān)系中的數(shù)據(jù)滿足完整性約束。 ? 分解具有無損連接性和函數(shù)依賴保持性是兩個相互獨立的標準。 – 具有無損連接性的分解不一定具有函數(shù)依賴保持性。 – 具有函數(shù)依賴保持性的分解也不一定具有無損連接性。 規(guī)范化總結(jié) ? 規(guī)范化理論為數(shù)據(jù)庫設(shè)計提供了理論的指南和工具，提供了一套完整的模式分解方法 ? 規(guī)范化的投影分解方法不是唯一的 ? 如果分解既具有無損連接性，又具有函數(shù)依賴保持性，則分解一定能夠達到 3NF，但不一定能夠達到 BCNF ? 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，即一個關(guān)系只描述一個實體或者實體間的聯(lián)系。 ? 在規(guī)范化過程中，逐漸消除存儲異常，使數(shù)據(jù)冗余盡量小，便于插入、刪除和更新。 規(guī)范化總結(jié) ? 不能說規(guī)范化程度越高的關(guān)系模式就越好 ? 在設(shè)計數(shù)據(jù)庫模式結(jié)構(gòu)時，必須對現(xiàn)實世界的實際情況和用戶應(yīng)用需求作進一步分析，確定一個合適的、能夠反映現(xiàn)實世界的模式 練習(xí) ? 設(shè)有下表所示的關(guān)系 R：一門課程只能由一個教師教授，一個教師可以教授多門課程，一個教師有固定的住址。 ⑴ 關(guān)系 R為第幾范式？為什么？ ⑵ 是否存在刪除操作異常？若存在，說明是在什么情況下發(fā)生的？ ⑶ 將它分解為高一級范式，分解后的關(guān)系是如何解決分解前可能存在的刪除操作異常問題？ 課程名 教師名 教師地址 C1 陳紅 D1 C2 李剛 D1 C3 吳立新 D2 C4 李剛 D1 練習(xí)解答 ⑴ 屬于 2NF。 ? R的候選碼為課程名，而課程名 →教師名，教師名 →課程名，教師名 →教師地址，課程名 →教師地址，即存在非主屬性“教師地址”對候選碼“課程名”的傳遞函數(shù)依賴，因此 R不是3NF。 ? 又不存在非主屬性對候選碼的部分函數(shù)依賴，R是 2NF。 ⑵ 存在。當刪除某門課程時會刪除不該刪除的教師的有關(guān)信息。 練習(xí)解答 ⑶ 分解為高一級范式。 課程名 教師名 C1 陳紅 C2 李剛 C3 吳立新 C4 李剛 教師名 教師地址 陳紅 D1 李剛 D1 吳立新 D2