ch06规范化理论

第六章 关系数据库规范化理论
6.2关系模式中的码
• 全码：候选码为整个关系的所有属性 例如：教师开课（职工号，课程号，开课 学期），主码是 （职工号，课程号，开课学期）
• 外码：用于关系表之间建立关联的属性 例如：Students数据库包含三个关系模式， 哪些属性是外码？
第六章 关系数据库规范化理论
2.第二范式(2NF)
• 第二范式：如果关系模式R是第一范式，且 每个非主属性都完全函数依赖于主属性， 则称R为满足第二范式的模式，记为： R∈2NF模式。 • 属于1NF的关系模式消除了对码的部分函数 依赖后得到的关系模式属于2NF。
第六章 关系数据库规范化理论
2.第三范式(3NF)
• 第三范式：如果关系模式R是第二范式，且 每一个非主属性是不传递函数依赖于R的码， 则称R为满足第三范式的模式，记为： R∈3NF模式。 • 可见：3NF要求R的每一个非主属性既不部 分函数依赖也不传递函数依赖于码。
第六章 关系数据库规范化理论
引 言
• 推论： • S-L-C（Sno,Sdept,Sloc,Cno,Grade)
是“不好”的数据库模式
×
第六章 关系数据库规范化理论
引 言
• 规范化理论是指导数据库设计的重要理论。
“不好”的数 据库模式
转化
“好”的数 据库模式
第六章 关系数据库规范化理论
本章内容
例：Students数据库
student course
sc
第六章 关系数据库规范化理论
• 结论： • SC表的Sno是外码； • SC表的Cno是外码。
第六章 关系数据库规范化理论
小结
• 本节课介绍了数据库模式规范化理论的两 个基础概念： • 函数依赖（完全函数依赖、部分函数依赖， 传递函数依赖） • 码（侯选码，主码，主属性，非主属性， 全码，外码）
非第一范式
学号 00001 00001 00001
姓名 王芳 王芳 王芳
所在系 计算机系 计算机系 计算机系
第一范式
所选课程 英语 数学 物理
第六章 关系数据库规范化理论
• 说明： 任何一个关系数据库系统中，第一范式 是对关系模式的最起码的要求。不满足第 一范式的数据库模式不能称为关系数据库
第六章 关系数据库规范化理论
9821101 信息 计算机
9821102 信息
9821103 信息
c02
c03
？
84
1公寓
1公寓
第六章 关系数据库规范化理论
引 言
SLC关系模式存在问题： (1) 数据冗余度大 如果一个学生选修了10门课程，那么他的 Sdept和Sloc值就要重复存储了10次。 (2) 修改复杂 例如学生转系，在修改此学生元组的Sdept值 的同时，还可能需要修改住处（Sloc）。如果 这个学生选修了K门课，则必须无遗漏地修改K 个元组中全部Sdept、Sloc信息。
f
Cno
t
Sloc
f
第六章 关系数据库规范化理论
6.2关系模式中的码
• 候选码：在关系中能决定全部属性值的最小属性 组。 例如：Student（Sno，Sname，Sage，Sdept） 若不允许重名，则候选码是Sno和Sname • 主码：被选中的候选码，如Sno • 主属性：包含在任一候选码中的属性 • 例如：Student（Sno，Sname，Sage，Sdept） • 非主属性：不包含在任一候选码中的属性
第六章 关系数据库规范化理论
二、规范化过程
• 一个低一级范式的关系模式，通过模式分 解可以转换为若干个高一级范式的关系模 式的集合，这种过程就叫规范化。 • 规范化的过程可以概括为： • ①通过横向或纵向展开的方式将原始的关 系模式转换为1NF。 • ②对转换后的1NF关系模式进行投影分解， 消除非主属性对码的部分函数依赖，从而 产生一组属于2NF的关系模式。
第六章 关系数据库规范化理论
6.1.2 完全函数依赖和部分函数依赖
完全函数依赖和部分函数依赖： • 设有关系模式R(U)，X→Y是R的一个函数依 赖，且对于任何真子集X’X，X’→Y，都不 成立，则称X→Y是一个完全函数依赖。记 作： full Y X 反之，如果X’→Y成立，则称X→Y，是一 part 个部分函数依赖。 P Y X
第六章 数据库规范化理论
设计数据库
第六章 关系数据库规范化理论
第6章关系数据库规范化理论 引 言
• 数据库设计是数据库应用领域主要的研究 课题。 • 数据库设计的目标是：
满足用户需求 性能良好
数据库模式
第六章 关系数据库规范化理论
引 言
Students数据库包含三个关系模式： • Student（Sno，Sname，Sage，Sdept） • Course（Cno，Cname，Credit） • SC(Sno,Cno,Grade) • 在操作过程中，我们能正常地对它们执行 修改、删除、更新操作，没有出现异常。
第六章 关系数据库规范化理论
二、规范化过程
• ③对上述2NF关系模式进行投影分解，消除 非主属性对码的传递函数依赖，从而产生 一组属于3NF的关系模式。 • 对于一般的数据库用户来说，设计到3NF就 足够了。因为规范化程度越高，表的个数 会越多，相应的就有可能降低操作的效率。
第六章 关系数据库规范化理论
第六章 关系数据库规范化理论
《数据库原理与应用》
讲 授: 电 话: 陈秀琼 8602686
E-mail: xiujoan@163.com
第六章 关系数据库规范化理论
（上半学期）
第一章 绪论
认识数据库
第二章 关系数据库 第三章关系数据库标准语言SQL 第四章数据库的安全性
操纵数据库 定义数据库
第五章 数据库的完整性
• 1NF的定义：如果一个关系模式R的所有属 性都是不可分的基本数据项，则R∈1NF。 例1：
学号 姓名 性别 籍贯 成绩 英语 数学 物理 数据库
非第一范式
学号 姓名 性别 籍贯 英语 数学 物理 数据库
第一范式
第六章 关系数据库规范化理论
1.第一范式(1NF)
例2：
学号 00001 姓名 王芳 所在系 所选课程 计算机系 英语、数学、物理
小结：范式及规范化过程
1NF
（消除非主属性对码的部分依赖）
2NF
（消除非主属性对码的传递依赖）
3NF
（既消除非主属性对码的部分依赖，又消 除了非主属性对码的传递依赖）
第六章 关系数据库规范化理论
6.3.2模式分解
• 以S-L-C关系模式为例说明 • SLC存在的问题原因： SLC模式存在“不良”的函数依赖：部分 函数依赖和传递函数依赖。 • 措施： 进行规范化处理，将部分函数依赖和传 递函数依赖转换为完全函数依赖。消除关 系模式存在数据冗余度大、修改复杂、插 入异常、删除异常等问题。
第六章 关系数据库规范化理论
例 S-L-C关系模式分解
SLC
p
Sno
f t
Sdept
Grade Cno
• SLC的码为(Sno, Cno) • SLC满足第一范式(1NF) • 非主属性Sdept和Sloc部分函数依赖于码(Sno, Cno)
Sloc
第六章 关系数据库规范化理论
例 S-L-C关系模式分解
第六章 关系数据库规范化理论
引 言
(3) 插入异常
假设Sno＝95102，Sdept＝IS，Sloc＝N的学 生还未选课，因课程号是主属性，因此该学生 的信息无法插入SLC。 (4) 删除异常 假定某个学生本来只选修了c03号课程这一门 课。现在因身体不适，他连c03号课程也不选 修了。因课程号是主属性，此操作将导致该学 生信息的整个元组都要删除。
6.1函数依赖 6.1.1函数依赖的基本概念 6.1.2部分函数依赖和完全函数依赖 6.1.3传递函数依赖 6.2 关系模式的码 6.3关系规范化 6.3.1 范式及规范化 6.3.2 模式分解
第六章 关系数据库规范化理论
6.1函数依赖
• 函数是我们非常熟悉的概念： Y=f(X) • 这个函数说明了X和Y在数量上的对应关系，即给 定一个X值，都会有Y值和它对应。也可以说X函 数决定Y，或Y函数依赖于X； • 但在关系数据库中，讨论函数是注重语义上的关 系，比如： • 省= f(城市) • 如“三明市”在“福建省”，“武汉市”在“湖 北省” • 语义：体现属性间现实世界的意义和规则。
6.1.1函数依赖的基本概念
例如，对学生关系模式 student(Sno,Sname,Sage,Sdept) 有以下依赖关系:
Sno Sname, Sno Sage, Sno 例如，对学生选课关系模式 sc(sno,cno,grade) 有以下依赖关系: (Sno,Cno) Grade Sdept,
f
第六章 关系数据库规范化理论
6.1.3传递函数依赖
传递函数依赖： • 设有关系模式R(U)，X，Y，ZU，如果X→Y，Y→Z， transfer 且YX，Y不函数决定X，有X→Z，则Z传递函数依 赖于X。记作： X t Z
例2，假设有关系模式S (Sno,Sname,Dept,Dept_master)
第六章 关系数据库规范化理论
6.3.1 范式及规范化
一、范式： 关系数据库中的关系模式必须满足一定的要 求。满足不同程度要求的为不同范式（Normal Form）。 • 范式的种类： • 第一范式(1NF) • 第二范式(2NF) • 第三范式(3NF) • BC范式(BCNF) • 第四范式(4NF) • 第五范式(5NF)
4.删除异常 3.插入异常 2.修改复杂 1.数据冗余
引 言
P70 表6-1 S-L-C模式的数据示例
Sno Sdept 9812101 计算机 9812101 计算机 9821101 信息 计算机 Sloc 2公寓 2公寓 1公寓 2公寓
Байду номын сангаас2公寓 1公寓
Cno c01 c02 c01
Grade 80 85 90
取消部分函数依赖后图：
SC
Grade Cno
SL
Sno
Sno
Sdept
Sloc
SC(sno，cno，grade) ， 属于3NF SL(sno，sdept,sloc) ，属于 2NF
第六章 关系数据库规范化理论
由于Sno
f
Dept
系名完全函数依赖于学号 系主任完全函数依赖于系 系主任传递依赖于学号
Dept
f
Dept_master
t
所以Sno
Dept_master
第六章 关系数据库规范化理论
例：分析SLC的函数依赖
f •S-L-C（Sno,Sdept,Sloc,Cno,Grade) p
Sno Grade Sdept
√
是“好”的数据库模式
第六章 关系数据库规范化理论
引 言
• 假设有一个描述学生住宿及选课情况的关 系模式: • S-L-C（Sno,Sdept,Sloc,Cno,Grade) • 说明：Sloc为学生住处；假设每个系的学 生住在同一个地方。 • 这个关系模式存在是否是好的关系模式呢
第六章 关系数据库规范化理论
第六章 关系数据库规范化理论
6. 3.1 范式
• 各种范式之间存在联系：在1NF中满足进一步要求 的为2NF，其余依此类推。
1NF 2 NF 3 NF BCNF 4 NF 5 NF
• 某一关系模式R为第n范式，可简记为R∈nNF。
第六章 关系数据库规范化理论
1.第一范式(1NF)
第六章 关系数据库规范化理论
6.1.1函数依赖的基本概念
直观的函数依赖的定义是： • 设X、Y是关系模式R的两个不同的属性或属 性组，如果X的取值确定时，Y的取值也就 确定了，叫作X函数决定Y或Y函数依赖于X， 表示为：X → Y，其中X称为决定因素。 • 这与函数y=f(x)一样.
第六章 关系数据库规范化理论
f
第六章 关系数据库规范化理论
6.1.2 部分函数依赖和完全函数依赖
例1，假设有关系模式SC (Sno,Sname,Cno,Credit,Grade) 有以下依赖关系:
Sno Sname
p
姓名函数依赖于学号
(Sno,Cno) (Sno,Cno)
Sname Grade
姓名部分函数依赖于学号和课程号 成绩完全函数依赖于学号和课程号
第六章 关系数据库规范化理论
6.1.1函数依赖的基本概念
说明： • 函数依赖讨论的是属性之间的依赖关系， 它是语义范畴的概念。 • 也就是说关系模式的属性之间是否存在函 数依赖只与语义有关，只能根据数据的语 义来确定函数依赖。 • 例如“Sname→Sage”这个函数依赖只有 在不允许有同名人的条件下成立。如果允 许有同名人，则年龄就不再函数依赖于姓 名了。