【正文】 不是特定的實例 ? 類似于變量之間的單值函數(shù)關(guān)系 Y=F(X),其中自變量 X的值 ,決定一個唯一的函數(shù)值 Y ? 在一個關(guān)系模式里的屬性 ,由于它在不同元組里屬性值可能不同 ,由此可以把關(guān)系中的屬性看作變量 ? 一個屬性與另一個屬性在取值上可能存在制約關(guān)系 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 ?定義 1： 設(shè) R(U)是一個關(guān)系模式 ,U是 R的屬性集合 ,X和 Y是 U的子集 .對于 R(U)的任何一個可能的關(guān)系 r,如果 r中不存在兩個元組 ,它們在 X上的屬性值相同 ,而在 Y上的屬性值不同 ,則稱 X函數(shù)決定 Y,或 Y函數(shù)依賴于 X,記作 :X Y. ? X通常稱為 “ 決定因素 ” ? 當(dāng) Y不函數(shù)依賴與 X,則記作 :X Y ? 當(dāng) X Y,且 Y X,則記作 :X Y（互相函數(shù)依賴） 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 ? 舉例 : 學(xué)號 (A) 年齡 (B) 性別 (C) 020221 18 男 020222 20 女 020223 21 男 A B A C B A C A 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 定義 2:設(shè) X Y是關(guān)系模式 R(U)的一個函數(shù)依賴 ,當(dāng)對 X的每一個真子集 X’,都有 X’ Y,則 Y對 X的函數(shù)依賴是 完全 的 ,記作 X f Y；如果對 X某個真子集 X’，有 X’ Y,則稱 Y對 X的函數(shù)依賴是 部分 的 ,記作 X p Y. 例 :UN(學(xué)號 ,課名 ,成績 ,系名 ,系主任 ) (學(xué)號 ,課名 ) f 成績 (學(xué)號 ,課名 ) p 系名 ?函數(shù)依賴的類型：完全、部分、傳遞 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 定義 3:設(shè) X,Y,Z為關(guān)系模式 R的互不相同的屬性集合 ,如果X Y,而 Y X,但 Y Z,則稱 Z傳遞 函數(shù)依賴與 X,記作 X t Z. 例 : UN(學(xué)號 ,系名 ,系主任 ) 學(xué)號 系名 , 系名 學(xué)號 , 系名 系主任 則有 學(xué)號 t 系主任 ?函數(shù)依賴的類型：完全、部分、傳遞 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 ? 規(guī)范化： 用 幾個簡單關(guān)系去取代原來結(jié)構(gòu)復(fù)雜的關(guān)系的過程。 ? 規(guī)范化理論是研究如何把一個不好的關(guān)系模式轉(zhuǎn)化為好的關(guān)系模式的理論； ? 規(guī)范化理論是 1971年首先提出的； ? 規(guī)范化理論是數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中一個非常有用的輔助工具。 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 ?規(guī)范化理論是圍繞著 范式 建立的； ?滿足不同程度要求的約束集則稱為不同的范式； ?如果一個關(guān)系滿足某個指定的約束集 ,則稱它屬于某個特定的范式； ?較高層次的范式比較低層次的范式具有 “ 更合乎要求的性質(zhì) ” ； ?一個低一級范式的關(guān)系模式 ,通過投影運算可以轉(zhuǎn)化為若干個高一級范式的關(guān)系模式的集合 ,這個過程叫做 規(guī)范化 。 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 ? 定義 4: 在關(guān)系模式 R中的每一個具體關(guān)系 r中 ,如果每個屬性值都是不可再分的最小數(shù)據(jù)單位 ,則稱 R是第一范式的關(guān)系 ,記作R∈1NF. ? 1NF規(guī)范化 : 把非規(guī)范化關(guān)系規(guī)范提高到 1NF關(guān)系模式的集合 . ?第一范式： 1NF 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 姓名 地址 省 市 街道 郵編 甲 江蘇 南京 衛(wèi)崗 210095 姓名 省 市 街道 郵編 甲 江蘇 南京 衛(wèi)崗 210095 1NF 規(guī)范化 ?第一范式： 1NF 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 ? 定義 5: 若關(guān)系模式 R∈1NF, 且每個非主屬性都完全依賴于 R的任意候選碼 ,則關(guān)系模式 R屬于第二范式 ,記作 R∈2NF. ? 2NF規(guī)范化是把 1NF關(guān)系模式規(guī)范提高到變成 2NF關(guān)系模式的集合；從 1NF中消除非主屬性對候選碼的部分函數(shù)依賴 ,則獲得 2NF關(guān)系 ?第二范式： 2NF 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 舉例 1:UN(學(xué)號 ,課名 ,成績 ,系名 ,系主任 )非主屬性對碼的函數(shù)依賴關(guān)系 為了消除非主屬性對碼的部分函數(shù)依賴 ,采用投影分解來提高 UN范式等級 SG=UN[學(xué)號 ,課名 ,成績 ] SDM=UN[學(xué)號 ,系名 ,系主任 ] 則非主屬性對其主碼都是完全的函數(shù)依賴 ,即 SG∈2NF, SDM∈2NF ※ 如果關(guān)系 R不屬于 2NF,那么可把 R分解成它的投影的集合 ,使這些投影都屬于 2NF,并且對 R的各個投影進行自然連接操作 ,可恢復(fù)原來的關(guān)系 R 學(xué)號 課名 成績 系名 系主任 f p p ?第二范式： 2NF 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 舉例 2: sc(學(xué)號 ,姓名 ,課號 ,成績 ) 學(xué)號 ,課號 → 成績 學(xué)號 → 姓名 完全依賴 學(xué)號 課號 成績 姓名 非完全依賴 ?第二范式： 2NF 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 A零 件 號B倉 庫 號C零 件 數(shù) 量D倉 庫 地 址123411121 0 01 5 02 0 01 5 0北 區(qū) 1 號北 區(qū) 1 號北 區(qū) 1 號南 區(qū) 1 號零件號 倉庫號 零件數(shù)量 1 1 100 2 1 150 3 1 200 4 2 150 倉庫號 倉庫地址 1 北區(qū) 1號 2 南區(qū) 1號 2NF 規(guī)范化 ?第二范式 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 定義 6: 若關(guān)系模式 R∈2NF, 且每個非主屬性都不傳遞依賴于 R的任意候選碼 ,則 R∈3NF. ?理解：若 R∈3NF ，則 R中 沒有 非主屬性 傳遞依賴 于 鍵碼 。 ?從 2NF關(guān)系中 ,消除非主屬性對碼的傳遞依賴函數(shù)而獲得 3NF關(guān)系 ?R∈3NF, 則每個非主屬性既不部分依賴 ,也不傳遞依賴于 R的任何候選碼 . ?3NF的規(guī)范化 : R(X,Y,Z,W),若 X Y,Y X,且 Y Z，適合于 R,那么 R首先分解為投影 R[X,Y,W]和 R[Y,Z],若 R[X,Y,W]還不屬于 3NF,則繼續(xù)上述過程。 ?第三范式： 3NF 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 舉例 1: 學(xué)生 (學(xué)號 ,姓名 ,系名 ,系主任 ) 學(xué)號 → 姓名 ,學(xué)號 → 系名 ,系名 → 系主任 傳遞依賴 ： 學(xué)號 → 系主任 學(xué)號 系名 姓名 系主任 ?第三范式： 3NF 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 舉例 2: SG=UN[學(xué)號 ,課名 ,成績 ]∈3NF SD=UN[學(xué)號 ,系名 ,系主任 ]∈2NF SD=SDM[學(xué)號 ,系名 ] DM=SDM[系名 ,系主任 ] 可用 SG,SD,SM來代替原來的關(guān)系模式 UN ※ 它們均是 單個關(guān)系表示單個實體 ,所有 “ 異常 ” 都消失 ,(規(guī)范到3NF就可以了 )，要達到 3NF的規(guī)范化 ,必須要求 “ 既具有無損連接性 ,又保持函數(shù)依賴特性 ” 。 ?第三范式： 3NF 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 職工號 職工 職務(wù) 工資 1001 張三 工程師 200 1002 李四 技術(shù)員 120 1003 楊華 工程師 200 1005 王五 高工 350 職工號 職工 職務(wù) 1001 張三 工程師 1002 李四 技術(shù)員 1003 楊華 工程師 1005 王五 高工 職務(wù) 工資 技術(shù)員 120 工程師 200 高工 350 2NF 規(guī)范化 ?第三范式： 3NF 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 規(guī)范與非規(guī)范化關(guān)系 1NF 2NF 3NF BCNF 4NF 5NF 范 式 層 次 關(guān)系 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 概念： 把 1個關(guān)系模式分解為 n個關(guān)系模式稱為模式分解，是提高范式等級的重要方法。 原則： ※ 分解必須是無損的，即不應(yīng)在分解中丟失信息 ※ 分解要保持原有的函數(shù)依賴關(guān)系（現(xiàn)實規(guī)律） 舉例： SDM（學(xué)號，姓名，系號，系主任） I. SD（學(xué)號，系名）， DM(系名，系主任 )：無損分解 II. SD（學(xué)號，系名）， SM(學(xué)號，系主任 )：無損分解＆異常 III. SM（學(xué)號，系主任）， DM(系主任，系名 )：有損分解 ?模式分解 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 1NF ? 消除非主屬性對碼的 部分 函數(shù)依賴 2NF ? 消除非主屬性對碼的 傳遞 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 ?規(guī)范化過程 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 UN(學(xué)號，課程 ，成績，系名，系主任 ) （ 1NF） SG(學(xué)號，課程號 ，成績 )（ 3NF） SDM（ 學(xué)號 ，系號，系主任） （ 2NF） SD(學(xué)號 ，系名 ) （ 3NF） DM(系名 ，系主任 ) （ 3NF） 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 ?規(guī)范化小結(jié) ? 目的 : 規(guī)范化的目的是使結(jié)構(gòu)合理 ,使數(shù)據(jù)冗余盡量小 ,清除插入 ,刪除和更新異常 . ? 原則 : 遵從概念單一化 “ 一事一地 ” 原則 ,即一個關(guān)系模式描述一個實體或?qū)嶓w間的一種聯(lián)系 .規(guī)范化的實質(zhì)就是 概念單一化 .(一個關(guān)系表示一個主題 ,規(guī)范化可從屬性之間的關(guān)系的角度來考慮 ) ? 方法 : 通過 模式分解 ， 提高關(guān)系模式規(guī)范化程度；但 不過分 追求規(guī)范化程度。 ? 要求 : 分解后的關(guān)系模式集合應(yīng)當(dāng)與原關(guān)系模式 “ 等價 ” ,既具有無損連接性 ,又保持函數(shù)依賴特性 ” 。 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 規(guī)范化程度越高 數(shù)據(jù)冗余 更新異常 連接運算時間 查詢時間 效率 ?規(guī)范化小結(jié) 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 ?反規(guī)范化 ? 規(guī)范化的關(guān)系避免了更新異常 ,更可取 ,但是根據(jù)其它理由來考察 ,規(guī)范化有時不值； ? 關(guān)系有時故意保留成非規(guī)范化的 ,或者規(guī)范化后又反規(guī)范化 ,建立有重復(fù)列的表更為可取 ,以便改進性能 . ? 無論何時 ,當(dāng)數(shù)據(jù)必須從兩個單獨的表組合起來時 ,DBMS就要作額外的工作 .大多數(shù)情況下至少需要讀兩次 . 南京工業(yè)大學(xué)測繪學(xué)院 有教師任課關(guān)系模式 TDC TDC(T,TNAME,TITLE,ADDR,D,DNAME,LOC,C,CNAME,LEVEL ,CREDIT)；其中屬性分別表示教師編號、教師姓名、職稱、 教師地址、系、系名稱、系地址、課程號碼、課程名、教 學(xué)水平、學(xué)分，并且現(xiàn)實世界告訴我們，一個系有若干名 教師，但一個教師只能屬于一個系，一個教師可以擔(dān)任多 門課程的教學(xué)，同時任意一門課程可以由多名教師承擔(dān)。 試分析該關(guān)系模式有何弊??？請對該關(guān)系模式進行規(guī)范化， 并使規(guī)范化后的數(shù)據(jù)模型屬于 3NF關(guān)系模式 。