【正文】 數(shù)據(jù)庫規(guī)范化：在給定的應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)境下，如何設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫關(guān)系模式，關(guān)系模式達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則。學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,性別，系號(hào)，系名，系主任，課程號(hào)，課程名，成績)對(duì)于以上學(xué)生關(guān)系存在著如下總是：一個(gè)系有多個(gè)學(xué)生，一個(gè)學(xué)生屬于一個(gè)系，則有一個(gè)學(xué)生，就有對(duì)應(yīng)系號(hào)，系名和系主任，當(dāng)一個(gè)系有1000名學(xué)生時(shí)，則系號(hào)，系名和系主任，出現(xiàn)1000次。當(dāng)一個(gè)系成立時(shí)，尚沒有學(xué)生，則系的相關(guān)信息無法插入。因?yàn)橐陨详P(guān)系的主鍵是：學(xué)號(hào)和課程號(hào)的組合。學(xué)號(hào)不允許為空。當(dāng)一個(gè)系的所有學(xué)生都畢業(yè)離校，則學(xué)生信息將從該關(guān)系中刪除，而該系并沒有取消，此時(shí)刪除學(xué)生的同時(shí)，將系的信息也一并刪除了。當(dāng)更新該關(guān)系的系主任時(shí)，則必須將全部該系的學(xué)生信息都得修改，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些問題。將關(guān)系模式學(xué)生進(jìn)行分解，分別為四個(gè)關(guān)系：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，系號(hào)）系（系號(hào)，系名，系主任）課程（課程號(hào)，課程名）選課（學(xué)號(hào),課程號(hào),成績）分解后的關(guān)系不再存在數(shù)據(jù)冗余，各種異常的現(xiàn)象了。所以以上四個(gè)關(guān)系就是一個(gè)合理的關(guān)系模式。一個(gè)合理的關(guān)系模式必須具有以下4個(gè)條件：1)數(shù)據(jù)冗余度小2)沒有插入異常3)沒有刪除異常4)沒有更新異常 函數(shù)依賴一、數(shù)據(jù)依賴是現(xiàn)實(shí)世界事物之間的相互關(guān)聯(lián)性的一種表達(dá)，是屬性間的固有語義的體現(xiàn)，也就是關(guān)系模式中屬性之間的聯(lián)系。最常用的、最重要的是函數(shù)依賴，還有多值依賴以及連接依賴。4NF和5NF是才討論多值依賴和連接依賴。二、函數(shù)依賴的定義 設(shè)R（U）是屬性集U上的關(guān)系模式，U是屬性集合。X，Y是U的子集，如果給定一個(gè)X的值就有一個(gè)Y值與之對(duì)應(yīng)，我們稱為XY。X決定Y，或稱為Y函數(shù)依賴于X。學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,性別，系號(hào)，系名，系主任，課程號(hào)，課程名，成績)主鍵：學(xué)號(hào)+課程號(hào)則關(guān)系學(xué)生存在著如下函數(shù)依賴:學(xué)號(hào)姓名，學(xué)號(hào)性別，學(xué)號(hào)系號(hào)，系號(hào)系名,系號(hào)系主任，課程號(hào)課程名,(學(xué)號(hào),課程號(hào))成績一個(gè)關(guān)系的所有函數(shù)依賴的集合，稱為函數(shù)依賴集，用F表示。格式為：F={函數(shù)依賴集合}F={學(xué)號(hào)姓名，學(xué)號(hào)性別，學(xué)號(hào)系號(hào)，系號(hào)系名,系號(hào)系主任，課程號(hào)課程名,(學(xué)號(hào),課程號(hào))成績}1)平凡函數(shù)依賴給定關(guān)系R（U），X，Y是U的子集，存在XY，且Y屬于X的子集，則稱XY為平凡的函數(shù)依賴。這不是我們討論的范疇。(學(xué)號(hào),課程號(hào))學(xué)號(hào)2)非平凡的函數(shù)依賴給定關(guān)系R（U），X，Y是U的子集，存在XY，且Y不屬于X，則稱XY為非平凡的函數(shù)依賴。(學(xué)號(hào),課程號(hào))成績學(xué)號(hào)姓名屬性之間的關(guān)系與實(shí)體之間的關(guān)系一樣，也存在著一對(duì)一，一對(duì)多和多對(duì)多的聯(lián)系。各種聯(lián)系就決定了屬性間的函數(shù)依賴關(guān)系。1)如果屬性集X和Y之間是1:1關(guān)系，則一定存在著XY，YX，記作：XY假如學(xué)生中沒有重名的。學(xué)號(hào)姓名，姓名學(xué)號(hào)存在著學(xué)號(hào)姓名2)如果屬性X和Y之間是1:N的關(guān)系，則一定存在著XY學(xué)號(hào)和性別。3)如果屬性X和Y之間是M:N的關(guān)系，則X與Y之間不存在著函數(shù)依賴關(guān)系。學(xué)號(hào)和課程號(hào)是m:n的關(guān)系，所以不存在函數(shù)依賴。函數(shù)依賴分為3類1)完全函數(shù)依賴給定關(guān)系R（U），X，Y是U的子集，存在XY，且Y不依賴于X的任意一個(gè)子集X’，不存在X’Y我們稱為Y對(duì)X是完全函數(shù)依賴。記住：只有決定因素是屬性集時(shí)，才討論是否是完全函數(shù)依賴，如果決定因素是單個(gè)屬性一定是完全函數(shù)依賴。(學(xué)號(hào),課程號(hào))姓名學(xué)號(hào)姓名以上的函數(shù)依賴關(guān)系就不是完全函數(shù)依賴，部分函數(shù)依賴。學(xué)號(hào)系號(hào) 一定是一個(gè)完全函數(shù)依賴。2)部分函數(shù)依賴給定關(guān)系R（U），X，Y是U的子集，存在著XY，且Y函數(shù)依賴于X的子集。即X’Y，此種依賴稱為部分函數(shù)依賴。(學(xué)號(hào),課程號(hào))姓名，就是部分函數(shù)依賴，因?yàn)閷W(xué)號(hào)姓名。記?。寒?dāng)決定因素是屬性集時(shí)，才討論是否為部分函數(shù)依賴，否則一定是完全函數(shù)依賴。學(xué)號(hào)姓名，完全函數(shù)依賴。3)傳遞函數(shù)依賴給定關(guān)系R（U），X，Y，Z是U的子集，存在，XY,YZ,從而有XZ，這種依賴稱為傳遞函數(shù)依賴。學(xué)號(hào)系號(hào)，系號(hào)系名，導(dǎo)出：學(xué)號(hào)系名工程（工程號(hào)，材料號(hào)，數(shù)量，開工日期，完工日期，價(jià)格）請寫函數(shù)依賴集：工程號(hào)，材料號(hào)，數(shù)量，開工日期，完工日期，價(jià)格101 A01 10 20100303 20120505 300101 A02 20 20100303 20120505 400102 A01 30 20100909 20120101 300主鍵：工程號(hào)+材料號(hào)工程號(hào)開工日期，工程號(hào)完工日期,材料號(hào)價(jià)格，（工程號(hào),材料號(hào)）數(shù)量部分函數(shù)依賴，傳遞函數(shù)依賴。復(fù)習(xí)：，關(guān)系是否存在著一些問題？數(shù)據(jù)冗余、插入異常、刪除異常和更新異常學(xué)生（學(xué)號(hào),姓名，性別，系號(hào)，系名，系主任，課程號(hào)，課程名，成績）主碼：學(xué)號(hào)+課程號(hào)函數(shù)依賴、多值依賴和連接依賴學(xué)號(hào)姓名(學(xué)號(hào),課程號(hào))成績 完全函數(shù)依賴。(學(xué)號(hào),課程號(hào))姓名 部分函數(shù)依賴學(xué)號(hào)系號(hào) ,系號(hào)系名，推導(dǎo)出：學(xué)號(hào)系名 傳遞函數(shù)依賴。XY，完全函數(shù)依賴，部分函數(shù)依賴，傳統(tǒng)函數(shù)依賴三、armstrong公理推理規(guī)則：如果B屬于A的子集，必有：AB 平凡的函數(shù)依賴。如果AB，AcBC如果AB,BC，得到AC推論規(guī)則：AAABC，得到AB，AC。AB ,AC，得到ABCAB,CD，ACBD假如關(guān)系模式R，U的集合為A,B,C,D,E，F(xiàn)，其中Q是R的函數(shù)依賴集。Q={ABC,CDEF}，ADF成立嗎？ABCACADCDCDEFADEFADF四、閉包及其計(jì)算設(shè)F是關(guān)系模式R的函數(shù)依賴集，X，Y是R的屬性子集，如果從F的函數(shù)依賴集中推導(dǎo)出存在XY，則稱為F邏輯蘊(yùn)含XY?；镜暮瘮?shù)依賴集，也就是F，從F中存在的依賴關(guān)系，還能推導(dǎo)出相應(yīng)的依賴。學(xué)生（學(xué)號(hào),姓名，性別，系號(hào)，系名，系主任，課程號(hào)，課程名，成績）學(xué)號(hào)姓名學(xué)號(hào)性別學(xué)號(hào)系號(hào)系號(hào)系名系號(hào)第主任課程號(hào)課程名學(xué)號(hào),課程號(hào)成績一般把上述的函數(shù)依賴集合稱為函數(shù)依賴集F。學(xué)號(hào)X，系 名Y。推導(dǎo)出學(xué)號(hào)系名，被F邏輯蘊(yùn)含的函數(shù)依賴的全體構(gòu)成的集合，稱為F的閉包。學(xué)號(hào)系名,學(xué)號(hào)系主任設(shè)有關(guān)系模式R（U），U={A,B,C,D,E,I}，函數(shù)依賴集F={AD,ABE,BIE,CDI,EC}，X=AE，計(jì)算X的閉包。方法：第一步：設(shè)X(0)=X=AE然后在F中找出AE子集的函數(shù)依賴，存在AD,EC，則X(1)=X(0)DC=ACDE第二步：在X(1)中的ACDE的子集的函數(shù)依賴。存在CDI，X(2)=x(1)I=ACDEI雖然X(2)x(1)，至此結(jié)束，得到X的閉包就是ACDEI。已知關(guān)系模式R（U），U={A，B，C，D，E，F(xiàn)}，F(xiàn)={ABC,ECF,BE,CDEF}，X=AB，計(jì)算X的閉包。X(0)=X=AB，求AB子集在F函數(shù)依賴集中的函數(shù)依賴。ABC,BE，X(1)=x(0)BCE=ABCE再注X(1)的屬性子集的函數(shù)依賴。ABC,BE,ECF，X（2）=X(1)CF=ABCEFX(3)=X(2)算法結(jié)束。X的閉包就是ABCEF。一、什么叫范式范式是指一個(gè)關(guān)系要滿足的約束條件，它是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或一個(gè)規(guī)則，是指一個(gè)關(guān)系達(dá)到的級(jí)別。根據(jù)關(guān)系滿足的約束條件，范式分為1NF，2NF,3NF,BCNF,4NF和5NF。一個(gè)級(jí)別比一個(gè)級(jí)別高，每一個(gè)級(jí)別都必須滿足下一級(jí)的級(jí)別。關(guān)系的規(guī)范化：一個(gè)較低的關(guān)系模式，通過關(guān)系模式的分解轉(zhuǎn)換為若干個(gè)較高級(jí)別的范式的集合，這個(gè)過程稱為關(guān)系的規(guī)范化。1NF,2NF都是不合理的關(guān)系模式，3NF以上的關(guān)系才是合理的關(guān)系模式。學(xué)生（學(xué)號(hào),姓名,性別,系號(hào),系號(hào),系主任，課程號(hào),課程名,成績）以上學(xué)生關(guān)系存在著數(shù)據(jù)冗余和各種異常，所以不是合理的關(guān)系模式。根據(jù)不同的應(yīng)用來考慮關(guān)系模式的范式。二、范式的判定條件與規(guī)范化(1NF)設(shè)R是一個(gè)關(guān)系模式，如果關(guān)系R中的每一個(gè)屬性都是不可分隔的數(shù)據(jù)項(xiàng)，該關(guān)系就滿足了第1范式。也就是關(guān)系的最基本的性質(zhì)，任何一個(gè)關(guān)系都必須遵守。1NF存在著數(shù)據(jù)冗余和各種異常。不是一個(gè)合理的關(guān)系。學(xué)生（學(xué)號(hào),姓名,性別,系號(hào),系號(hào),系主任，課程號(hào),課程名,成績）分解：學(xué)生（學(xué)號(hào),姓名,性別，系號(hào),系名,系主任） 主碼是學(xué)號(hào)，該關(guān)系滿足2NF選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，課程名，成績）學(xué)號(hào)+課程號(hào)，第1NF課程（課程號(hào),課程名） 2NF選課(學(xué)號(hào),課程號(hào),成績) 2NF(2NF)設(shè)關(guān)系R是一個(gè)關(guān)系模式，R滿足第1范式，且每個(gè)非主屬性都完全函數(shù)依賴于主碼。針對(duì)學(xué)生關(guān)系，滿足2NF滿足第2NF的關(guān)系就是在關(guān)系模式中不存在部分函數(shù)依賴。即消除部分函數(shù)依賴。對(duì)第二范式分解，原則是一事一地的原則。一個(gè)關(guān)系描述一個(gè)實(shí)體。（3NF）設(shè)R是一個(gè)關(guān)系模式，R屬于第2NF，且每一個(gè)非主屬性都不傳遞依賴于主碼。在第2范式的基礎(chǔ)上，消除傳遞函數(shù)依賴就滿足了第3范式。學(xué)生（學(xué)號(hào),姓名,性別，系號(hào),系名,系主任）主碼：學(xué)號(hào)F={學(xué)號(hào)姓名,學(xué)號(hào)性別,學(xué)號(hào)系號(hào),系號(hào)系名,系號(hào)系主任}F中邏輯蘊(yùn)含傳遞函數(shù)依賴，學(xué)號(hào)系號(hào)，系號(hào)系名，導(dǎo)出學(xué)號(hào)系名對(duì)該關(guān)系分解。學(xué)生（學(xué)號(hào),姓名,性別,系號(hào)）系（系號(hào)，系名，系主任）課程（課程號(hào),課程名） 選課(學(xué)號(hào),課程號(hào),成績) 以上4個(gè)關(guān)系都滿足了第3范式，不存在數(shù)據(jù)冗余和各種異常。是一個(gè)合理的關(guān)系模式。非主屬性和主碼的關(guān)系。（BCNF）對(duì)于一個(gè)關(guān)系模式R，R屬于第3范式，且除主屬性之外所有屬性都不傳遞也不部分依賴于主碼。學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,課程號(hào),成績)主碼：學(xué)號(hào)+課程號(hào)候選鍵：學(xué)號(hào)+課程號(hào)，姓名+課程號(hào)非主屬性：成績學(xué)生（學(xué)號(hào),姓名）選課(學(xué)號(hào),課程號(hào),成績)如果一個(gè)關(guān)系是BCNF，則一定是3NF，但如果一個(gè)關(guān)系是3NF，不一定是BCNF。4NF涉及到多值依賴，5NF涉及到連接依賴。一、模式分解中存在的問題 。二、模式分解的原則一事一地的原則，即一個(gè)關(guān)系描述一個(gè)實(shí)體或?qū)嶓w的聯(lián)系。學(xué)生（學(xué)號(hào),姓名,性別,系號(hào),系號(hào),系主任，課程號(hào),課程名,成績）分解后4個(gè)關(guān)系模式。三、模式分滿足的條件 分解能原樣的連接為一個(gè)實(shí)體。 。學(xué)生（學(xué)號(hào),姓名,性別,系號(hào)）系（系號(hào)，系名，系主任）課程（課程號(hào),課程名） 選課(學(xué)號(hào),課程號(hào),成績) ?？偨Y(jié)：，自反律、增廣律、傳遞律，4個(gè)規(guī)則 定條件1NF,2NF,3NF和BCNF 課 時(shí) 授 課 計(jì) 劃 第節(jié)班級(jí) 3,4計(jì)本10授課人屈武江日期周次 52室主任簽字課題名稱 需求分析 教學(xué)目的了解數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)內(nèi)容，掌握需求分析方法和數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典掌握局部ER模型的繪制 教學(xué)重點(diǎn)數(shù)據(jù)流圖的繪制和局部ER圖的繪制 教學(xué)難點(diǎn)局部ER圖的繪制 教學(xué)方法 講授與練習(xí)課堂環(huán)節(jié)組織教學(xué)導(dǎo)入新課講授新課鞏固新課布置作業(yè)時(shí)間分配(分)3’2’90’3’2’作業(yè)、復(fù)習(xí)內(nèi)容、要求：？？。 課后小結(jié)。第4章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)就是在給定的應(yīng)用系統(tǒng)的環(huán)境下，設(shè)計(jì)一個(gè)合理的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，使之能滿足用戶的需求。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)涉及到一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)需要幾個(gè)關(guān)系模式，關(guān)系模式之間的聯(lián)系有哪些？且每一個(gè)關(guān)系由幾個(gè)屬性構(gòu)成，每一個(gè)關(guān)系模式達(dá)到第幾范式，如果在dbms中進(jìn)行存儲(chǔ)的。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是一種“反復(fù)探索、逐步求精”過程。一、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的內(nèi)容 包括兩方面，一方面是結(jié)構(gòu)特性的設(shè)計(jì)，另一方面是行為特性的設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)特性的設(shè)計(jì)是指數(shù)據(jù)庫總體概念的設(shè)計(jì)，它是靜態(tài)設(shè)計(jì)。行為特性設(shè)計(jì)是對(duì)數(shù)據(jù)庫操作的設(shè)計(jì)，它是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的方法手工設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法，ER圖的設(shè)計(jì)方法，基于第三范式的設(shè)計(jì)方法。三、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)階段從總體來看，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)階段分為6個(gè)階段