【正文】 只有這兩條都滿足 ， 才能保證分解的正確性和有效性 ， 才既不會發(fā)生信息丟失 ， 又保證關(guān)系中的數(shù)據(jù)滿足完整性約束 。 具有無損連接性的分解不一定具有函數(shù)依賴保持性 。 所以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 。 S2和 D2在 MN上的自然連接的結(jié)果如圖 。 分解只具有無損連接性 ， 而不具有函數(shù)依賴保持性 。 更換系主任時，需改動較多的學(xué)生記錄。 當(dāng)一個新系沒有招生時，系主任的名字則無法插入。 且 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。 分解既具有無損連接性，又具有函數(shù)依賴保持性。 （ 3）分解既要具有無損連接性，又要具有函數(shù)依賴保持性。 78 （ 1） 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)， … , Rk(Uk， Fk)， 其中U=U1U2… Uk， Fi為 F在 Ui上的投影 ， 如果 R與 R1，R2， … ， Rk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 。這時便不宜過度分解，否則當(dāng)要對整體查詢時，需要更多的多表連接操作，這有可能得不償失。 因此 ， 所謂規(guī)范化 ， 實質(zhì)上是概念的單一化 ， 即一個關(guān)系表示一個實體 。 但人們發(fā)現(xiàn)有些關(guān)系模式存在插入、刪除、修改異常、數(shù)據(jù)冗余等弊病。 73 關(guān)系模式的規(guī)范化小結(jié) 到目前為止 ， 規(guī)范化理論已經(jīng)提出了六類范式 。 （ 4）不存在更新異常。 （ 2）不存在插入異常。 這兩個關(guān)系模式的函數(shù)依賴圖分別如圖 。 70 分析出現(xiàn)上述問題的原因在于 主屬性部分依賴于碼 ， （ S， T） → C， 因此關(guān)系模式還繼續(xù)分解 ， 轉(zhuǎn)換成更高一級的范式 BCNF， 以消除數(shù)據(jù)庫操作中的異?，F(xiàn)象 。 （ 3） 刪除異常 。 （ 2） 插入異常 。 TCS中不存在非主屬性 ， 也就不可能存在非主屬性對碼的部分依賴或傳遞依賴 ， 所以 TCS?3NF。語義假設(shè)是，每一位教師只講授一門課程；每門課程由多個教師講授；某一學(xué)生選定某門課程，就對應(yīng)于一確定的教師。 66 分解后 ， S1和 S2的函數(shù)依賴分別如圖 。 分析 SNC數(shù)據(jù)冗余的原因，是因為在這一個關(guān)系中存在兩個實體，一個為學(xué)生實體，屬性有 SNO、 SN；另一個是選課聯(lián)系，屬性有 SNO、 CNO和 SCORE。 比如，當(dāng)要更改某個學(xué)生的姓名時，則必須搜索出現(xiàn)該姓名的每個學(xué)生記錄，并對其姓名逐一修改，這樣容易造成數(shù)據(jù)的不一致問題。所以 SNC∈ 3NF。則必然存在如下條件的函數(shù)依賴， X→Y （ Y X）， Y→Z ，其中 X是碼屬性， Y是任意屬性組， Z是非主屬性，Z ?Y，這樣 Y→Z 函數(shù)依賴的決定因素 Y不包含候選碼，這與 BCNF范式的定義相矛盾，所以如果 R ∈ BCNF，則 R也是 3NF。 ?63 2. BCNF具有如下性質(zhì) （ 1）滿足 BCNF的關(guān)系將消除任何屬性（主屬性或非主屬性）對碼的部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴。 如果發(fā)生了這種依賴 ， 仍有可能存在數(shù)據(jù)冗余 、 插入異常 、 刪除異常和修改異常 。 （ 4）不存在更新異常。 （ 2） 不存在插入異常 。 圖 關(guān)系 S和 D 59 分解后 ， S和 D的函數(shù)依賴分別如圖 。 根據(jù)分解的原則，可以將 SD分解成如下兩個關(guān)系，如圖 。 ?56 3. 3NF規(guī)范化 3NF規(guī)范化是指把 2NF關(guān)系模式通過投影分解轉(zhuǎn)換成 3NF關(guān)系模式的集合。 3NF的另一種等價描述是：對于關(guān)系模式R，不存在如下條件的函數(shù)依賴， X→Y （ Y ?X）， Y→Z ，其中 X是碼屬性， Y是任意屬性組， Z是非主屬性， Z Y。 分析 SCD中的函數(shù)依賴關(guān)系， SNO→SN ，SNO→AGE ， SNO→DEPT ， DEPT→MN ， SNO MN，非主屬性 MN對碼 SNO傳遞依賴。某系學(xué)生全部畢業(yè)而沒有招生時，刪除全部學(xué)生的記錄也隨之刪除了該系的有關(guān)信息。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)。 ?因為 X1→Y ， 所以 R(X ， Y ， Z)=R[X1 ，Y]*R[X1， X2， Z]=R[X1， Y]*R[X， Z]， 即 R等于其投影 R[X1， Y]和 [X， Z]在 X1上的自然連接 ，R的分解具有無損連接性 。 因此可以說關(guān)系模式 SD和 SC在性能上比 SCD有了顯著提高。 ?學(xué)生的姓名、年齡不需要重復(fù)存儲多次。因此， SD?2NF， SC?2NF， SCD的這種分解沒有丟失任何信息，具有無損連接性 。 由 SNO→SN ， SNO→AGE ， SNO→DEPT ，（ SNO，CNO） → SCORE，可以判斷，關(guān)系 SCD至少描述了兩個實體，一個為學(xué)生實體，屬性有 SNO、 SN、 AGE、DEPT、 MN；另一個是學(xué)生與課程的聯(lián)系（選課），屬性有 SNO、 CNO和 SCORE。 分解時遵循的基本原則就是“一事一地”，讓一個關(guān)系只描述一個實體或者實體間的聯(lián)系。 F 46 又如關(guān)系模式 TCS（ T， C， S）， ?一個教師可以講授多門課程，一門課程可以為多個教師講授； ?一個學(xué)生可以選聽多門課程，一門課程可以為多個學(xué)生選聽； (T,C,S)三個屬性的組合是關(guān)系碼， T,C,S都是主屬性，而無非主屬性，所以也就不可能存在非主屬性對關(guān)系碼的部分函數(shù)依賴， TCS∈ 2NF。 在關(guān)系模式 SCD中， SNO， CNO為主屬性， AGE，DEPT， MN， MN， SCORE均為非主屬性，經(jīng)上述分析，存在非主屬性對碼的部分函數(shù)依賴，所以 SCD ? 2NF 。 ?由此可見，在 SCD中，既存在 完全函數(shù)依賴 ，又存在 部分函數(shù)依賴 和 傳遞函數(shù)依賴 。 每個規(guī)范化的關(guān)系都屬于 1NF，這也是它之所以稱為“第一”的原因。 定義：如果關(guān)系模式 R， 其所有的屬性均為簡單屬性 ，即每個屬性都是不可再分的 ， 則稱 R屬于第一范式 ， 簡稱 1NF， 記作 R?1NF。 1974年， Codd和 Boyce共同提出了一個新的范式的概念，即 BoyceCodd范式，簡稱 BC范式。以此類推就產(chǎn)生了第三范式等概念。 把關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(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）。 37 【 定義 】 在關(guān)系模式 R中，屬性或?qū)傩越M X并非 R的碼，但 X是另外一個關(guān)系模式的碼，則稱 X是 R的外碼。其中包含在任意一個候選碼中的屬性稱為主屬性 。 T 34 ? ?? t 例如，在關(guān)系模式 SCD中， SNO→DEPT ，但DEPT ? SNO，而 DEPT→MN ，則有 SNO → MN 。 當(dāng)決定因素是單屬性時，只能是完全函數(shù)依賴。 如果對 X的某個真子集 X′，有 X′→Y ，則稱 Y對部分函數(shù)依賴（ Partial Functional Dependency），記作X → Y 。 （ 4）分解性 若 X→ （ Y， Z） ,則 X→Y 且 X→Z 。 （ 2）擴(kuò)張性 若 X→Y 且 W→Z ，則（ X， W） → （ Y， Z）。 例如，對于關(guān)系模式 SCD，有 SNO→ （ SN， AGE，DEPT， MN）， SCD（ SNO， SN， AGE， DEPT， MN，CNO， SCORE） =SCD[SNO， SN， AGE， DEPT，MN]*SCD[SNO， CNO， SCORE]，也就是說，用其投影在 SNO上的自然連接可復(fù)原關(guān)系模式 SCD。 例如，對于關(guān)系模式 S，假設(shè)沒有給出無重名的學(xué)生這種語義規(guī)定，則即使當(dāng)前關(guān)系中沒有重名的記錄，也只能存在函數(shù)依賴 SNO→SN ，而不能存在函數(shù)依賴SN→SNO ，因為如果新增加一個重名的學(xué)生，函數(shù)依賴SN→SNO 必然不成立。 27 （ 4）函數(shù)依賴關(guān)系的存在與時間無關(guān)。 (m→1) 例如， SNO與 AGE、 DEPT之間均為 m:1聯(lián)系，所以有 SNO→AGE ， SNO→DEPT 。 26 （ 3）函數(shù)依賴與屬性之間的聯(lián)系類型有關(guān)。 25 （ 2）函數(shù)依賴是語義范疇的概念。 24 2. 有關(guān)函數(shù)依賴的幾點(diǎn)說明 （ 1）平凡函數(shù)依賴與非平凡函數(shù)依賴。 21 1. 函數(shù)依賴 【 定義 】 設(shè)關(guān)系模式 R(U， F)， U是屬性全集 ，F(xiàn)是 U上的函數(shù)依賴集 ， X和 Y是 U的子集 ， 如果對于 R(U)的任意一個可能的關(guān)系 r， 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。 由于一個 SNO只對應(yīng)一個學(xué)生，而一個學(xué)生只能屬于一個系，所以當(dāng) SNO的值確定之后， SN，AGE， DEPT的值也隨之被唯一的確定了。 數(shù)據(jù)依賴一般分為 函數(shù)依賴 、 多值依賴 和 連接依賴 。 我們要設(shè)計的關(guān)系模式中的各屬性是相互依賴、相互制約的，這樣才構(gòu)成了一個結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼w。 16 經(jīng)過上述分析，可以說分解后的關(guān)系模式是一個好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式。 （ 1）當(dāng)新插入一個系時，只要在關(guān)系 D中添加一條記錄。產(chǎn)生上述問題的原因，直觀地說，是因為關(guān)系中“包羅萬象”，內(nèi)容太雜了。 11 3. 刪除異常 某系學(xué)生全部畢業(yè)而沒有招新生時，刪除全部學(xué)生的記錄則系名、系主任也隨之刪除，而這個系依然存在，在數(shù)據(jù)庫中卻無法找到該系的信息。 2. 插入異常 如果某個新系沒有招生，尚無學(xué)生時，則系名和系主任的信息無法插入到數(shù)據(jù)庫中。 在此關(guān)系模式中填入一部分具體的數(shù)據(jù)，則可得到 SCD關(guān)系模式的實例，即一個教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫，如表 。 6 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論主要包括三個方面的內(nèi)容： （ 1）函數(shù)依賴 （ 2）范式（ Normal Form） （ 3）模式設(shè)計 其中，函數(shù)依賴起著核心的作用，是模式分解和模式設(shè)計的基礎(chǔ)，范式是模式分解的標(biāo)準(zhǔn)。 4 規(guī)范化問題的提出 規(guī)范化理論的主要內(nèi)容 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論最早是由關(guān)系數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)始人 ， 后經(jīng)許多專家學(xué)者對關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論作了深入的研究和發(fā)展 ， 形成了一整套有關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計的理論 。 ? 如何使用關(guān)系模型設(shè)計關(guān)系數(shù)據(jù)庫