SQL Server数据库技术及应用教程(SQL Server 2016)第3章 数据库设计

• 4．Boyce-Codd范式（BCNF） • BCNF是由Boyce和Codd提出来的，通常认为BCNF是修正的3NF，有时也称为扩
充的3NF。 • 定义7 关系模式R<U, F>属于1NF，若X→Y，且Y不是X的子集，X必含有码，那
么称R<U, F>是BCNF关系模式。 • 【例3-4】 学生_教师_课程表存储了学生选，但Y X，则称X→Y是非平凡的函数依
赖。若不特别声明，则总是讨论非平凡的函数 依赖。
• ② X→Y，但YX，则称X→Y是平凡的函数依赖。 • ③ 若X→Y，则X称为决定因素。 • ④ 若X→Y，Y→X，则记作X←→Y。 • ⑤ 若Y不函数依赖于X，则记作X Y。
• 3.1.2 范式
• 1．第一范式（1NF）
• 定义4 如果关系模式R，其所有的属性均为简单属 性，即每个属性都是不可再分的，则称R属于1NF， 记为R∈1NF。不满足1NF条件的关系模式称为非规 范化关系模式。在关系型数据库系统中只讨论规范 化的关系模式，凡非规范化关系模式必须化成规范 化的关系模式。方法是：在非规范化的关系模式中 去掉组属性和重复数据项，即让所有的属性均为原 子项，就满足1NF的条件，变为规范化的关系模式。
• 图书表中“图书号”为关键字。对于非码属性“类型号”和 “类型名”来说，它们传递函数依赖于关键字，所以图书表不 符合3NF。可以将表3-6分解为两个表，见表3-7和表3-8
经过分解后，这两个关系表都不存在传递函数依赖关系，所以它们都符 合3NF。 一个关系模式达到3NF后，基本解决了异常问题，但不能彻底解决数据冗 余问题。
• 定义2 在R(U)中，如果X→Y，并且对于X的 任何一个真子集X'，都有X' Y，则称Y对X完 全函数依赖，记作：X Y。
• 若X→Y，但Y不完全函数依赖于X，则称Y对X 部分函数依赖，记作：X Y。
• 定义3 在R(U)中，如果X→Y（Y不属于X）， Y X，Y→Z，则称Z对X传递函数依赖。
• 3.1.1 函数依赖 • 函数依赖（Functional Dependency）是关系模式中
各个属性之间的一种依赖关系，是规范化理论中一 个最重要、最基本的概念。
• 定义1 设R(U)是属性集U上的关系模式，X和Y均为U 的子集。如果R(U)的任意一个可能的关系r都存在着 对于X的每个具体值，Y都有唯一的具体值与之对应， 则称X函数决定Y，或Y函数依赖于X，记为：X→Y。 称X为决定因素，Y为依赖因素。
• 【例3-1】 职工表存储了员工的基本信息， 见表3-1。
• 职工表中的“薪水”属性列又细分为“基本工资”和“奖金”两列， 所以不是1NF，更不是关系表。所有的关系表都必须符合1NF。
• 可以将表3-1转换为符合1NF的关系表，见表3-2。
• 2．第二范式（2NF） • 定义5 设有关系模式R是属于1NF的关系模式，如果它的所有非
• 2．范式之间的关系及规范化过程 • 各范式之间的关系及规范化过程如下：
• ① 取原始的1NF关系模式，消去任何非主属性对关 键字的部分函数依赖，从而产生一组2NF关系模式。
• ② 取2NF关系模式，消去任何非主属性对关键字的 传递函数依赖，产生一组3NF关系模式。
• ③ 取3NF关系模式的投影，消去决定因素不是候选 关键字的函数依赖，产生一组BCNF关系模式。
• 5．第四范式（4NF） • 定义8 关系模式R<U, F>∈1NF，如果对于R的每个非平凡
的多值依赖 ，X都含有码，则称R<U, F>∈4NF。 • 【例3-5】 兴趣表存储了学生的爱好信息，见表3-12。
第3章 数据库设计
本章主要介绍规范化的概念、数据库 设计的特点及数据库设计的6个阶段。
3.1 规范化
• 1．范式的种类 • 为了使关系模式设计的方法趋于完备，数据库专家研究
了关系规范化理论。从1971年起，E.F.Codd相继提出了 第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式 （3NF），Codd与Boyce合作提出了Boyce-Codd范式 （BCNF）。在1976年至1978年间，Fagin，Delobe， Zaniolo又定义了第四范式（4NF）。到目前为止，已经 提出了第五范式（5NF）。 • 所谓第几范式，是指一个关系模式按照规范化理论设计 符合哪个级别的要求。
• 在学生_教师_课程表中，如果规定每个教师只教一门课，但一门课可 以由多个教师讲授，对于每门课，每个学生只由一个教师讲授，即 “学号”属性和“课程编号”属性函数依赖于“教师编号”属性， “教师编号”属性函数依赖于“课程编号”属性，“学号”属性和 “教师编号”属性函数依赖于“课程编号”属性。所以该表不符合 BCNF。可以将表3-9分解为两个表，见表3-10和表3-11。
主属性都完全函数依赖于码，则称R是2NF的关系模式，记为 R∈2NF。 • 【例3-2】 学生_课程表存储了学生选修课程的信息，见表3-3。
• 学生_课程表的码（即关键字）是“学号”和“课程编号”的属 性组合。对于非码属性“姓名”来说，只函数依赖于“学号”， 而不函数依赖于“课程编号”，所以不是2NF。可以将表3-3分 解为两个表，见表3-4和表3-5。
• 3．第三范式（3NF） • 定义6 在关系模式R<U, F>中，若不存在这样的码X、属性组Y及非主属
性Z（Z不是Y的子集），使得X→Y，(Y X)Y→Z成立，则称R<U, F >∈3NF。 由定义可以证明，若R∈3NF，则每个非主属性既不部分函数依赖于码， 也不传递函数依赖于码。
• 【例3-3】 图书表存储了图书的信息，见表3-6。
• ④ 取BCNF关系模式的投影，消去其中不是函数依赖 的非平凡的多值依赖，产生一组4NF关系模式。
• ⑤ 取4NF关系模式的投影，消除不是由候选码所蕴含的连接依 赖，从最终结构重新建立原始结构，产生一组5NF关系模式。
• 所以有：1NF2NF3NFBCNF4NF5NF。各范式之间的关系 如图3-1所示。