数据库系统原理及应用-丁忠俊-第四章-关系数据库理论PPT优秀课件

数据冗余：同一个数据重复存储。
数据冗余会引起：①浪费存储空间；②造成修改数据不一致性。
（2）更新操作异常
①修改异常：由数据冗余引起的。
如上例：t1教师讲了三门课，其地址值a1重复存储了三次；若t1搬 家，则它的地址值必须修改三处值，若只修改一处，则会产生修改 不一致性。
②插入异常：指该插入的数据而不能插入到关系中。
如：新增加一个教师，但尚未分配讲课任务，则不能将其姓名和地 址值插入到R中。
原因：R 的候选关键字（TNAME，C#）中，C#为空值。即：
候选关键字中主属性为空或部分为空的元组违反了实体完整性原则。
③删除异常：指不该从关系中删除的数据被删除了。
如：若要把原来上过课，但目前未上课的教师的所有元组删去，则 将该教师的姓名和地址信息也从R中删除了。
c1 n1
▪一个教师只有一个地址
t1
a1
c2 n2
t1a1c3 Fra bibliotek3▪一个教师可讲若干课程
t2
a2
c4 n4
▪每门课程只有一个教师任教
t2
a2
c5 n2
t3
a3
c6 n4
R的侯选关键字为: (TNAME,C#)
在使用过程中会存在以下问题：
（1）数据冗余：当一个教师若讲多门课程，则其地址值会重复存 储多次。
注：DB的更新操作异常和数据冗余在网状，层次，面向对象的模型 也存在。
▪什么原因使得关系产生操作异常和数据冗余呢？
▪原因：关系模式中的属性之间依赖问题；这就是引入属性之间函 数依赖的原因。现在采用函数依赖的概念，利用分解方法，将R 分 解两个等价的关系：
R1（TNAME，ADDR）
R2（TNAME，C#，CNAME）
一、函数依赖（Functional Dependency 简称FD）的定义
➢定义1：设有关系模式R（U），U={A1，A2，…，An}，
，
若对RX 的,所Y 有U 具体关系r都存在：对于每一个X值，都有唯一的Y值
与之对应，则称 X 函数决定 Y；或说 Y 函数依赖于X，记为：
XY
➢定义2：设有关系模式R(A1,A2,…,An),X和 Y均{A1,A2,…,An} 的子集，r是R 的任一具体的关系(R-型,r值),t1和t2是r中任意两 个元组,若由t1[X]t2[X] 导致 t1[Y]t2[Y],则称 X函数决定Y,
m-1联系，则存在XY,YX
。
(即3)X如 果YX,Y 之，Y间 是Xn-.m 联 系 ， 则 X,Y 之 间 不 存 在 函 数 依 赖 ，
结论：根据关系r当前值，可从属性间的联系入手来决定函数依赖
是否存在。
例：已知关系r r如下
下列函数依赖中，关系r满足哪些依赖？ a、A→B
A B C DE
a1 b1 c1 d1 e1
函数依赖，记作X： pY 。
例：关系模式SC(学号，课程号，成绩)中，显然：
➢或说 Y 函数依赖于 X ,记为： XY
注：
(1)FD是对R一切可能的当前值r定义的，不是针对某个特定关系。
(2)FD是语义范畴的概念，只有通过属性之间的语义来确定是否存 在函数依赖关系，不能用数学方法推导或证明。它是现实世界中属 性之间客观存在或设计者人为强制相结合的产物。
例:若设计者限定：无同名同姓；则：姓名→年龄（反之：
其中：数据依赖是基础。
即：范式理论和关系模式的分解都是建立在数据依赖的概念基础之 上。
二、关系模式使用中的异常问题
例:设有关系模式R（TNAME，ADDR，C#，CNAME）（分别为：教师名，
地址，课程号，课程名）其关系如下：
R TNAME ADDR C# CNAME 现实世界的事实可知：
t1
a1
b、(A,B)→D
a1 b2 c2 d2 e1
c、C→(B,D,E)
a2 b1 c3 d3 e1 a2 b1 c4 d3 e1
d、E→A e、A→E
三、关键字（键、码） 用FD概念精确定义关键字
➢定义：设关系模式R（A1，A2，…，An），F是R上的函数依赖集， X是（A1，A2，…，An）的一个子集，如果：
∵学号→（学号，姓名，性别，年龄） ∴学号是R一个候选关键字。
也可说明：（学号，姓名）也可决定R中的全部属性， 但（学号，姓名）不是候选关键字。 ∵（学号，姓名）存在真子集：“学号”可以决定全部属性； “姓名”属性多余。 说明：主属性：包含在候选关键字中的属性。 非主属性：不包含在候选关键字中的属性。
四、函数依赖的分类
完全函数依赖
根据不同性质，函数依赖分类： 部分函数依赖
1、完全函数依赖与部分函数依赖 传递函数依赖
➢真定子义集X：/ 在，关都系有X模/ 式YR（U则）称Y中，完如全果X 函 数Y 依，赖并于X且，对X 记作X的 任f何Y一
个 。
如果X对 某个真子集X / ,有X/ Y ，则称X 对Y 的函数依赖是部分的
R1
TNAME ADDR
t1
a1
t2
a2
t3
a3
TNAME t1 t1 t1 t2 t2 t3
R2
C# CNAME c1 n1 c2 n2 c3 n3 c4 n4 c5 n2 c6 n4
数据冗余大减，上述情况的异常消除。
关系模式如何分解；分解到一个什么程度为好？将是本章讨论的问 题。
第二节 函数依赖
年龄 姓名）， 若有同名同姓：则，姓名 年龄。
(3) XY中，X称为决定的因素，只要X取一个值，则有 Y唯一的 值与之对应。
二、函数依赖与属性间联系的关系
设关系模式R，X,YU，则：
(1)如果 X，Y之间是1-1联系，则存在：XY和 YX ，即 X，Y相互函数
依赖 记为 XY 。
(2)如果 X, Y之间是
第四章 关系数据库设计理论
第一节 概述 一、关系DB设计理论的主要内容
1、解决的主要问题
从理论上来讲，如何设计一个比较好的关系模式的集合？ 2、本章的主要内容
三方面的内容： 数据依赖（函数依赖、关键字、函数依赖的推理规则） 关系模式的分解（两种特性：无损联接性和保持依赖性） 范式理论（1NF-5NF）
（1）X→A1，A2，…，An且 （2）在X中不存在真子集 Y ，使得Y→A1，A2，…，An成立，则 称X是R的候选关键字。 注：条件（1）表示X能唯一决定一个元组。
条件（2）表示X是满足（1）而无多余的属性集。
例：关系模式R（学号，姓名，性别，年龄）中，按语义： 学号→姓名 学号→性别 学号→年龄