简述关系模式规范化过程
第六章 关系模式规范化理论
第6章关系模式的规范化理论关系数据库的规范化设计是指面对一个现实问题，如何选择一个比较好的关系模式集合。
规范化设计理论对关系数据库结构的设计起着重要的作用。
关系模型有严格的数学理论基础，因此人们就以关系模型为作为讨论对象，形成了数据库逻辑设计的一个有力工具――关系数据库的规范化理论。
本章内容（1）关系模式的冗余和异常问题。
（2）FD的定义、逻辑蕴涵、闭包、推理规则、与关键码的联系；平凡的FD；属性集的闭包；推理规则的正确性和完备性；FD集的等价；最小依赖集。
（3）无损分解的定义、性质、测试；保持依赖集的分解。
（4）关系模式的范式：1NF，2NF，3NF，BCNF。
分解成2NF、3NF模式集的算法。
（5）MVD、4NF、5NF的定义。
一，关系模式设计中的问题1.什么是好的数据库构建好的，合适的数据库模式，是数据库设计的基本问题a) 体现客观世界的信息b) 无过度的冗余c) 无插入异常d) 无删除异常e) 无更新复杂如书上的S_C_G关系。
假设需要设计一个学生学习情况数据库StuDB。
下面我们以模式S_C_G（Sno，Sname，Dname，Age，Cno，Cname，Score，Pre_cno）为例来说明该模式存在的问题。
下表是其一个实例。
3冗余度大：每选一门课，他本人信息和有关课程信息都要重复一次。
4插入异常：插入一门课，若没学生选修，则不能把该课程插入表中。
5删除异常：如S11号学生的删除，有一门只有他选，会造成课程的丢失。
6更新复杂：更新一个人的信息，则要同时更新很多条记录。
还有更新选修课时也存在这样的情况。
2.异常的原因：数据信赖的约束3.解决方法：数据库设计的规范化：分解，每个相对的独立，依赖关系比较单纯，如分解为3NF 我们采用分解的方法，将上述S_C_G分解成以下三个模式：S（Sno，Sname，age，Dname）C（Cno，Cname，Pre_cno）S_C（Sno，Cno，Score）4.规范化设计理论包括三个内容：i> 数据信赖---- 核心，研究数据之间的联系ii> 范式---- 关系模式的标准iii> 模式设计方法---- 自动化设计的基础二，函数依赖（Functional Dependency，FD）1. 函数依赖的定义：（还有非函数的依赖？，什么是函数？给出一个值能唯一确定另外一个值？映射：一对一，多对一，一对多?）定义：函数依赖是指一个或一组属性可以（唯一）决定其它属性的值。
简述关系模式规范化
简述关系模式规范化
关系模式规范化是一种技术，是按照一定的规则将关系模式进行重新组织和整理的过程。
其宗旨在于提高系统的完整性和弹性，将数据结构按照一定的高低规则排列，使其冗余度降至最低。
关系数据模式(Relational Data Model)是一种结构化的数据模式，在逻辑数
据库系统中被用作描述数据库的数据结构(RDM亦被称为 E-R模型)。
关系模式是一种关系数据模式，可以将关系型数据库中彼此有一定联系的实体之间构建出一个逻辑关系，其中存储在数据库中的信息元素彼此联系起来，形成一条完整的记录。
它可以表示多个实体之间的一个强耦合的逻辑关系，其中的实体之间的数据结构是精确和完整的，可以很容易的进行提取和检索。
关系模式规范化有三个主要阶段：第一阶段是简单规范化(简单的冗余度消除);第二阶段是必要的规范化;第三阶段是高级规范化。
简单规范化阶段是关系模式规范化的最初阶段，主要是针对关系模式中冗余性和破坏单一原则(第一范式)引起的错误进行发现和消除，所以这一阶段的操作就是将冗余性数据移入另外的表格中。
必要的规范化阶段是对关系模式规范化的关键阶段，在该阶段，根据一定的规则移除掉第一范式中不充分函数依赖(也称为不完全函数依赖)，通过这种方式可以完全实现第二范式，也就是把所有非主属性完全依赖于主属性。
高级规范化阶段涉及重新把已经规范化的模式进步进一步抽象化，使之达到第三范式甚至第四范式水平，也就是非主属性完全的依赖于主属性，同时剔除掉冗余数据。
关系模式规范化是将关系模式按照一定的规则组织和整理的过程，有利于提升模式的完整性和弹性，降低其冗余度，它主要包括简单规范化、必要规范化和高级规范化三个阶段，是一种十分重要的数据库。
第四章 关系的规范化
上面的规范化步骤可以在其中任何一步终止
4.5 规范化步骤 1NF2NF3NF…
①、把直接对码函数依赖的非主属性与决定它们的 码放在一个关系模式中。 ②、把造成传递函数依赖的决定因素连同被它们决 定的属性放在一个关系模式中。 ③、检查分解后的新模式，如果不是3NF，则继续 按照前面的方法进行分解，直至达到要求。 对于关系模式SD来说，系别直接依赖于主属性 学号，可将学号和系别放在一个关系模式中;系别 决定住址，系别是造成传递函数依赖的决定因素， 则将系别和住址放在另一个关系模式中;得到的分 解结果如下所示。 学生关系模式：S(学号，系别)。 系关系模式：D(系别，住址)。 关系S与D见表4-5和表4-6
对于关系模式SCD来说，成绩属性完全函数依赖
主属性学号和课程名，可将它们放在一个关系模 式中;属性住址和系别只依赖学号，可将它们放在 另一个关系模式中;则得到的分解结果如下所示。 学生和系关系模式：SD(学号，系别，住址)。 选课关系模式：SC(学号，课程名，成绩)。 关系SC与SD见表4-3和表4-4
消除不合适的数据依赖
的各关系模式达到某种程度的“分离”
采用“一事一地”的模式设计原则
让一个关系描述一个概念、一个实体或者实体 间的一种联系。若多于一个概念就把它“分离” 出去 所谓规范化实质上是概念的单一化
不能说规范化程度越高的关系模式就越好 在设计数据库模式结构时，必须对现实世界的实
这两个关系模式都不存在部分函数依赖，它 们都是第二范式。虽然消除了数据的插入异常， 但仍然存在其他存储问题，从关系模式SD包含了 学生和系两方面的信息来看，该模式仍然存在问 题，有待进一步分解，这就需要更高级别的范式。
4.3 第3范式（3NF）
关系模型规范化
规范化的必要性
❖ 关系模式的简化定义 ❖ 数据依赖 ❖ 数据依赖对关系模式影响
关系模式的简化定义
关系模式由五部分组成，即它是一个五元组：
R(U, D, DOM, F)
R： 关系名 U： 组成该关系的属性名集合 D： 属性组U中属性所来自的域 DOM： 属性向域的映象集合 F： 属性间数据的依赖关系集合
第三范式 （3NF）
➢ 采用投影分解法将一个2NF的关系分解为多个3NF的 关系，可以在一定程度上解决原2NF关系中存在的插入异 常、删除异常、数据冗余度大、修改复杂等问题。
➢ 将一个2NF关系分解为多个3NF的关系后，仍然不能 完全消除关系模式中的各种异常情况和数据冗余。
关系模式的规范化
1. 规范化的必要性 2. 规范化 3. 小结
数据依赖对关系模式的影响
把这个单一模式分成3个关系模式： S（Sno，Sdept，Sno → Sdept） SC（Sno，Cno，Grade，（Sno，Cno） → Grade） DEPT（Sdept，Mname，Sdept→ Mname）
关系模式的规范化
1. 规范化的必要性 2. 规范化 3. 小结
➢ 分解后的关系模式S-D与D-L中不再存在传递依赖
第三范式（3NF）
S-D的码为Sno， D-L的码为Sdept
S-D
D-L
Sno
Sdept
Sdept
Sloc
S-L(Sno , Sdept , Sloc) ∈ 2NF
S-L(Sno , Sdept , Sloc) ∈ 3NF S-D(Sno ，Sdept) ∈ 3NF D-L(Sdept ， Sloc)∈ 3NF
关系模式的简化表示
➢ 关系模式R（U, D, DOM, F）
第1章(下)关系模式的规范化
1 NF 消除非主属性对码的部分函数依赖 2 NF 消除非主属性对码的传递传递依赖 3 NF 消除决定因素不含码 BCNF 消除多值依赖
化 步二 骤、 关 系 模 式 的 规 范
2.4 关系模式的规范化
4NF
范 式 的 类 型
2.0 范式和关系的
（一）第一范式（1NT） 1. 定义：如果一个关系模式R的所有属性都是不可再分的基本 数据项，则R∈1NF。 例如：
2.3 第三范式
学生A(学号，姓名，系号，系主任)
t 2NF中消除传递 依赖就属于3NF
学生(学号，姓名，系号)
系(系号,系主任)
3NF中既无部分依赖,又无传递依赖
选课(学号，课号，成绩) 学生(学号，姓名，系号) 系 (系号，系主任) 学号 成绩 课号
姓名 学号 系号 系号 学号
姓名 系号 系主任
2.1 第一范式
学生(学号，课号，姓名，系号，系主任，成绩）
姓名
学号
成绩
课号
系号
系主任
（二）第二范式（2NT） 1. 定义：如果R∈1NF,在R中消除了部分依赖，则
R∈2NF。例如：
2. 将1NF升级为2NF 将1NF中的部分函数依赖消除后，就属于2NF是，例如： 学生（学号，姓名，系号，系主任） 选课（学号，课号，成绩）
1.关系模式中的数据依赖（f, p,t ) 2.范式（1NF，2NF，3NF）
3.关系模式的规范化（3NF）
数据库设计的任务
1 .结构设计：设计出合理规范的数据库(冗
余小，数据共享，数据独立，完整性规则，
规范到3NF、BCNF、4NF） 2. 行为设计：设计出操作 灵活方便，功能强，数据安 全的用户界面（程序）
第5章关系模式的规范化设计
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关系模型原理的核心内容就是规范化概 念，规范化是把数据库组织成在保持存储数 据完整性的同时最小化冗余数据的结构的过 程。规范化的数据库必须符合关系模型的范 式规则。范式可以防止在使用数据库时出现 不一致的数据，并防止数据丢失。关系模型 的范式有第一范式、第二范式、第三范式和 范式等多种。
关系模式的规范化过程是通过对关系模式的 分解来实现的。把低一级的关系模式分解为 若干个高一级的关系模式。这种分解不是唯 一的。
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规范化程度过低的关系不一定能够很好地描述现 实世界，可能会存在插入异常、删除异常、修改复杂、 数据冗余等问题。一个低一级范式的关系模式，通过 模式分解（投影）方法可以转换为若干个高一级范式 的关系模式集合，这种过程就叫关系模式的规范化。
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其中：
（1）R是关系名；
（2）U是一组属性，即组成R的全部属性的集合；
（3）D为域的集合，即属性取值范围的集合；
（4）dom为U与D之间的映象；
（5）F是属性组U上的一组函数依赖。由于域的定义 对关系模式设计关系不大，（3）和（4）往往可以 忽略。
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这章将从数据库逻辑设计中如何构造一个好的数据库模式这一问题出发阐明了关系规范化理论研究的实际背景介绍关系内部属性与属性之间的一种约束关系即函数依赖的各种形式
第5章 关系模式的规范化设计
主要内容:本章讨论关系模式的规范化设计。这章将 从数据库逻辑设计中如何构造一个好的数据库模式这 一问题出发，阐明了关系规范化理论研究的实际背景， 介绍关系内部属性与属性之间的一种约束关系即函数 依赖的各种形式。介绍规范化理论，讨论各种范式及 可能存在的插入、删除等问题，并直观地描述解决办 法。
关系规范化步骤
成绩 英语 89 80 76 电工 87 90 77 物理 67 75 80
学号 99001 99002 99003
姓名 张三 李四 王五
关系规范化步骤演示(续 关系规范化步骤演示 续)
关系规范化步骤演示(续 关系规范化步骤演示 续)
(3)第三范式 如果关系模式R∈2NF,且每个非主属性都不传递依赖于R的每 个关系键,则R属于第三范式(Third Normal Form).
学号 99001 99002 99003 99004
姓名 李薇 肖文文 宋华 王枫
院系 计算机 计算机 计算机 数学
院系 计算机 数学
�
成绩 英语 89 80 76 英语 89 80 76 电工 87 90 77 电工 87 90 77 物理 67 75 80 物理 67 75 80
学号 99001 99002 99003 学号 99001 99002 99003
姓名 张三 李四 王五 姓名 张三 李四 王五
关系规范化步骤演示(续 关系规范化步骤演示 续)
分数 86 78 98 67
关系规范化步骤演示(续 关系规范化步骤演示 续)
学号 99001 99001 99001 99002 学号 99001 99002 姓名 李薇 王枫 姓名 李薇 李薇 李薇 王枫 院系 计算机 数学 院系 计算机 计算机 计算机 数学 学号 99001 99001 99001 99002 课程编号 C01001 C01002 G02003 S05002 课程编号 C01001 C01002 G02003 S05002 分数 86 78 98 67 分数 86 78 98 67
关系规范化
关系规范化规范化理论是数据库逻辑设计的指南和工具，具体步骤如下：（1）考察关系模型的函数依赖关系，确定范式等级。
逐一分析各关系模式，考察是否存在部分函数依赖、传递函数依赖等，确定它们分别属于第几范式。
（2）对关系模式进行合并或分解。
根据应用要求，考察这些关系模式是否合乎要求，从而确定是否要对这些模式进行合并或分解，例如，对于具有相同主码的关系模式一般可以合并；对于非BCNF的关系模式，要考察“异常弊病”是否在实际应用中产生影响，对于那些只是查询，不执行更新操作，则不必对模式进行规范化（分解），实际应用中并不是规范化程度越高越好，有时分解带来的消除更新异常的好处与经常查询需要频繁进行自然连接所带来的效率低相比会得不偿失。
对于那些需要分解的关系模式，可以用规范化方法和理论进行模式分解。
最后，对产生的各关系模式进行评价、调整，确定出较合适的一组关系模式。
关系规范化理论提供了判断关系逻辑模式优劣的理论标准，帮助预测模式可能出现的问题，是产生各种模式的算法工具，因此是设计人员的有力工具。
扩展阅读：∙1《数据库设计解决方案》1.3 关系规范化 2007-04-07 13:31 史创明、王俊伟清华大学出版社我要评论(0)∙摘要：在数据库中，数据之间存在着密切的联系。
关系数据库由相互联系的一组关系所组成，每个关系包括关系模式和关系值两个方面。
关系模式是对关系的抽象定义，给出关系的具体结构；关系的值是关系的具体内容，反映关系在某一时刻的状态。
∙标签：SQL SQL2000微软数据库∙在数据库中，数据之间存在着密切的联系。
关系数据库由相互联系的一组关系所组成，每个关系包括关系模式和关系值两个方面。
关系模式是对关系的抽象定义，给出关系的具体结构；关系的值是关系的具体内容，反映关系在某一时刻的状态。
一个关系包含许多元组，每个元组都是符合关系模式结构的一个具体值，并且都分属于相应的属性。
在关系数据库中的每个关系都需要进行规范化，使之达到一定的规范化程度，从而提高数据的结构化、共享性、一5.1 数据库表的创建、修改和删除2007-04-07 13:53 史创明、王俊伟清华大学出版社我要评论(0)字号：T | T综合评级：想读(6)在读(0)已读(2)品书斋鉴(0)已有8人发表书评一个数据库中包含一个或多个的表。
关系模式规范化
关系模式规范化关系模式规范化是对数据库表的列进行规范化的重要技术。
它不仅能够提高数据库的可读性和安全性，还能够减少数据库查询时间，提高系统运行效率。
本文将详细介绍关系模式规范化的概念、原理和步骤，帮助读者更好地理解和应用这一重要技术。
关系模型规范化是一种将数据库表中的列规范化的过程，主要是为了降低表中冗余列的数量，以节省存储空间和减少数据冗余，并且符合一些基本的数据库设计的基本要求。
关系模式规范化由三个步骤构成：分解，标准化和继承。
首先，我们需要做的是分解数据库表，这就是所谓的“分解”。
将一个表中的列分解成多个表，每个表具有一组相关的列。
例如，我们可以将一个含有客户名字、地址和电话号码的表分解为两个表，一个表包含客户名字和地址，另一个表包含客户名字和电话号码。
而且，他们之间有一个“客户ID”的关联，以此实现表间的关联。
接下来，要对列进行标准化处理，这一步叫做“标准化”。
主要是为了消除表中多余的重复列，使每一列保持一致性。
比如，在一个表中，客户地址可以分为多个列，比如国家、省份、城市等，但这种方法会带来重复冗余，应当将这些地址信息合并成一列，以减少列的数量。
最后，要对列进行继承，这一步叫做“继承”。
即从一个表中继承数据，在另一个表中使用。
例如，如果一张表涉及客户的基本信息，另一张表涉及客户的订单信息，那么就可以在客户订单信息表中继承客户的基本信息，即客户的ID，而无需重复输入基本信息。
以上就是关系模式规范化的基本原理和步骤，它旨在通过规范化表的列，减少数据冗余，提高数据库的可读性和安全性，同时节省存储空间和查询时间。
如果读者们可以掌握关系模式规范化的知识点，就可以更好地实现数据库表列的规范化，从而提高数据库系统的安全性和性能。
《关系模式的规范化》课件
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关系模式的规范化主要基于函数依赖和范式的理论，通过逐 步消除冗余属性、处理数据依赖冲突，最终达到一定的规范 化程度，如第三范式（3NF）或更高范式。
关系模式规范化的重要性
减少数据冗余
规范化可以消除数据冗余，减少存储 空间的浪费，并降低数据维护成本。
保证数据一致性
通过规范化，可以确保数据的一致性 和完整性，避免因数据更新、删除操 作而产生的错误和异常。
从3NF到BCNF的转化
将关系模式分解为多个关系模式，使得每个 关系模式都满足3NF和BCNF。
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关系模式规范化的应用场景
数据库设计
数据结构合理化
通过规范化，确保数据库中的关 系模式满足一定的范式要求，从 而使数据结构更加合理、清晰， 降低数据冗余和操作异常的风险 。
提高数据一致性
规范化有助于保证数据的一致性 ，避免数据在不同表中重复存储 ，从而降低数据不一致的问题。
BCNF范式消除了传递依赖，从而减 少了数据冗余和更新异常的可能性。
VS
BCNF范式是相对较弱的范式，它允 许有部分函数依赖，但不允许有完全 函数依赖。
如何达到BCNF
识别关系模式中的函数依赖， 并确定哪些是传递依赖。
通过分解关系模式或引入新 的候选键来消除传递依赖，
从而满足BCNF的要求。
在分解过程中，需要确保分解 后的关系模式仍然满足BCNF 的要求，并且能够保持数据的
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通过规范化，可以降低因修改操作导致的数据完整性破坏的风
险，确保数据的准确性和一致性。
数据冗余消除
5第五章第4讲关系模式的规范化
二、第一范式（1NF） （续2） 第一范式（ ） ）
解决方法 对于有子表的非规范关系，一般采用重复 对于有子表的非规范关系，一般采用重复 所在行的其它属性的值，增加新的记录， 所在行的其它属性的值，增加新的记录，从 而把子表中的值分开， 而把子表中的值分开，将非规范关系转换成 规范关系。 规范关系。
）（续 ） 四、第三范式（3NF）（续2） 第三范式（ ）（
例：R2（C#,TNAME,TADDR）, C#,TNAME,TADDR）
F2={C#→TNAME,TNAME→TADDR} ={C#→TNAME,TNAME→
教师住址 (TADDR)
课程号(C#) 课程号(C#)
教师名(TNAME) 教师名(TNAME)
到底什么样的关系模式是最优的？ 到底什么样的关系模式是最优的？ 标准是什么？如何实现？ 标准是什么？如何实现？
主要内容
范式 第一范式 第二范式 第三范式 BCNF 范式之间的关系和关系模式的规范化 向3NF的模式分解算法 的模式分解算法
一、范式 衡量关系模式好坏的标准就是关系模式的范 式（Normal Forms，简记为 ）。 ，简记为NF）。 可以把范式的概念理解为符合某一条件的关 系模式的集合。 系模式的集合。
二、第一范式（1NF） （续1） 第一范式（ ） ）
例：R=(S#,C#,GRADE,TNAME,TADDR)， R=(S#,C#,GRADE,TNAME,TADDR)，
F={C#→TNAME,(S#,C#)→GRADE,TNAME→TADDR} F={C#→TNAME,(S#,C#)→GRADE,TNAME→TADDR}
学号(S#) 学号(S#)
课程号(C#) 课程号(C#)
部分依赖
写出关系模式规范化的步骤。
写出关系模式规范化的步骤。
关系模式规范化是数据库设计中的一种重要技术,旨在消
除关系模式中的冗余信息,使得关系模式结构更加规范、简洁。
下面是关系模式规范化的步骤：
1.识别冗余信息：首先要清楚的是,什么是冗余信息,冗余信息是指在一个关系模式中出现多次的信息,如果这些信息
在关系模式中被删除,也不会对关系模式的完整性造成影响。
2.分解关系模式：根据冗余信息的特征,将关系模式分解
成多个较小的关系模式,这些关系模式叫做范式。
3.构建范式的层次结构：将分解后的范式按照一定的规则进行排列,构建范式的层次结构。
4.将范式合并成关系模式：根据范式的层次结构,将范式
合并成关系模式。
5.检查规范化后的关系模式是否合法：在规范化过程中,
需要保证规范化后的关系模式满足一些基本的规则,如主属
性完备性、非主属性函数依赖性等。
检查规范化后的关系模式是否合法,是确保数据库设计质量的重要步骤。
关系模式规范化是数据库设计的一个重要环节,通过规范
化可以消除关系模式中的冗余信息,使得关系模式更加规范、简洁,并有利于提高数据库的性能。
简述关系规范化的过程
关系规范化的过程
1、对给定的关系模式和最小函数集，画出函数依赖或图，找出所有候选码
2、根据范式定义，判断该关系属于第几范式
3、逐步分解为更高一级的范式
4、保持依赖和无损分解。
规范化理论把关系应满足的规范要求分为几级，满足最低要求的一级叫做第一范式(1NF)，在第一范式的基础上提出了第二范式(2NF)，在第二范式的基础上又提出了第三范式(3NF)，以后又提出了BCNF范式，4NF，5NF。
范式的等级越高，应满足的约束集条件也越严格。
对于存在数据冗余、插入异常、删除异常问题的关系模式，应采取将一个关系模式分解为多个关系模式的方法进行处理。
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，这就是所谓的规范化过程。
关系模型规范化
关系模型规范化
数据库规范化是一种通过把大型数据表划分为若干小型表来提高数据库模型性能的方法。
它主要有三个阶段：第一阶段是数据库设计；第二阶段是规范化；第三阶段是正则化。
第一阶段是数据库设计。
在这一阶段，我们要根据应用需求，建立合适的数据库模型，这就是我们所说的数据库设计阶段。
在设计阶段，我们首先要设计出一个能够表达关联和依赖关系的结构，这即为数据库的概念模型、逻辑模型以及物理模型。
其次，我们需要确定数据库的内部表示，以及支持数据交换、检索和修改的切豆器。
第二阶段是规范化。
在规范化阶段，我们要把分散的数据进行整合，重构表结构，使其能够更好地表达关联性。
先用一对一（1:1）和一对多（1:N）方法，把原先大数据表划分为几个小表，这样一来，就可以去除数据表之间的冗余信息，突出真正所需要的信息，减少数据信息混乱，使表中的数据更有可操作的特性，达到提高数据库性能的目的。
第三阶段是正则化。
正则化是一种对规.范化后的表进行进一步划分，使得表之间减少依赖关系，不出现更新引起冲突或插入引起遗漏的情况。
正则化阶段，我们首先要确定属性的主关键字，把原表根据主关键字再次划分，然后做笛卡尔积，笛卡尔积的最终效果是使得表之间达到最佳的独立性。
这样一来，每个表之间的数据依赖性以及联接关系将会更轻松的被得到，数据库的查询
和修改操作都可以更快速的完成，从而大大提高数据库模型的性能。
总之，通过上述三个阶段的规范化，我们可以有效地提高现有数据库模型的性能，达到良好的性能效果。
(有例子)关系数据模式的规范化理论
在某些情况下，为了保持数据的完整性，可能会导致数据冗余。
维护困难
当需要添加、删除或修改数据时，可能需要修改多个相关表，增 加了维护的复杂性。
第二范式（2NF）
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定义与特性
特性
必须消除非主属性对候选键的部分 函数依赖。
设计和实施难度
4NF需要仔细设计和实施，以避免出现不必要的复杂性和问题。在实践中，完 全符合4NF的设计并不总是可行的，有时需要进行适当的反规范化以提高性能。
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关系数据模式规范化的实践建议
选择合适的规范化级别
第一范式 (1NF): 确保属性值 是原子的，消除重复的组。
第二范式 (2NF): 在1NF基础 上，消除部分依赖。
第四范式（4NF）通过消除多值依赖，确保了数据的 无冗余性，从而提高了数据的一致性和完整性。
简化数据模型
4NF将数据模型简化为更简单的形式，使得数据的处 理和查询更加高效。
减少数据冗余
通过消除多值依赖，4NF有效地减少了数据冗余，避 免了数据不一致的问题。
4NF的缺点与问题
性能影响
由于4NF对数据模型进行了高度的规范化，可能会导致查询性能下降。因为为 了获取所需的数据，可能需要连接更多的表，导致查询效率降低。
重要性
随着数据库技术的不断发展，规范化理论在关系型数据库的设 计和管理中扮演着至关重要的作用。它有助于减少数据冗余、 避免数据异常和数据不一致性，提高数据的可维护性和可扩展 性，降低数据库的维护成本。
规范化过程简介
原始关系数据模式的识别
明确需要规范化的原始关系数据模式，包括 各个关系模式的属性和实体。
关系模式的范式
Y=f(x)
R(SNO, SNAME,CNO,GRADE,CNAME,TNAME,TAGE)
例如：
R(SNO, SNAME,CNO,GRADE,CNAME,TNAME,TAGE)
规则：
1个学生选1门课有1个成绩；
每个学生有1个姓名； 每个课程号仅有1门课程号名，每门课程只 有1个任课教师
三、完全函数依赖与部分函数依赖
定义5.2 在关系模式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完全函数依赖于X，记作X
ｆ
Y。
例: 在关系SC(Sno, Cno, Grade)中， (Sno, Cno)
ｆ
Grade
由于：Sno →Grade，Cno → Grade，
刘永 赵康
这样做会带来什么问题？ 信息损失
1NF
规范关系模式成为1NF范式的方法
方法2：将重复的属性值分解为多个属性
职工号 移动号码 固定电话 家庭住址
湘潭市桃园路100号 长沙市雨花路1330号 长沙市雨花路1330号
序号
姓名
1
2 3
刘永
赵康
10112
10113 10113
1304732**** 0731-597****
3NF
若R↔3NF，则R的每一个非主属性既不部分函
数依赖于候选码也不传递函数依赖于候选码。
如果R↔3NF，则R也是2NF。
3NF
到此为止，进过修改后的模式是否不存 在冗余和异常了呢？
SLC(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade) ↔1NF SLC(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade) ↔ 2NF * SC（Sno， Cno， Grade） ↔ 2NF SL（Sno， Sdept， Sloc） ↔ 2NF SL(Sno, Sdept, Sloc) ↔ 2NF SL(Sno, Sdept, Sloc) ↔ 3NF * SD（Sno， Sdept） ↔ 3NF * DL（Sdept， Sloc） ↔ 3NF
数据库关系模式的规范化
第4章 关系模式的规范化设计理论
关系数据库的规范化设计是指面对一个 现实问题,如何选择一个比较好的关系 模式集合。规范化设计理论主要包括三 个方面的内容：数据依赖、范式和模式 设计方法。其中数据依赖起着核心的作 用。数据依赖研究数据之间的联系，范 式是关系模式的标准，模式设计方法是 自动化设计的基础。规范化设计理论对 关系数据库结构的设计起着重要的作用 。
第4章 关系模式的规范化设计理论
4.1 问题的提出
4.2 关系模式的函数依赖
4.3 关系模式的规范化 4.4 关系模式的分解特性
4.1 问题的提出
4.1.1 关系模式可能存在的异常
4.1.2 异常原因分析
4.1.3 异常问题的解决
关系模型的外延和内涵
外延就是通常所说的关系、表或当前值，它的 基本性质已在第2章介绍过。由于用户经常对 关系进行插入、删除和修改操作，因此外延是 与时间有关的，随着时间的推移在不断变化。 内涵是与时间独立的，是对数据的定义以及数 据完整性约束的定义。对数据的定义包括对关 系、属性、域的定义和说明。对数据完整性约 束的定义涉及面较广，主要包括以下几个方面 ：
DeptName Computer … Math …
DeptHead 黄山 朱红
4.1.3 异常问题的解决(4)
前面通过实例说明，解决关系模式异常问题的方法是对 关系模式进行分解。 但分解的理论问题还没有解决： 怎样判定关系模式好或不好? (关系模式的标准问题) 怎样判定一个关系模式的分解是好 (有益)的? (分 解的标准问题) 怎样将一个关系模式分解为一组好的关系模式? (分解 方法问题) 这就是规范化理论，它正是用来改造关系模式，通过分解 关系模式来消除其中不合适的数据依赖，以解决插入异 常、删除异常、更新异常和数据冗余问题。这些就是后 面几节所涉及的内容。
2-关系规范化-3
Sno 200215121 200215122 200215123 200215125
Sname 李勇 刘晨 王敏 张立
Ssex 男 女 女 男
Sage 20 19 18 19
Sdept CS IS MA IS
(a)
Course
Cno 1 2 Cname 数据库 数学 Ccredit 4 2
3 4
学生-选课(sno, sname,ssex,sage,sdept, cno,cname,ccredit, grade) 分析有哪些函数依赖： Sno->(sname,ssex,sage,sdept) Sname->(sno,ssex,sage,sdept) Cno->(cname,ccredit) Cname-(cno,ccredit) (Sno,cno)->grade
2、几种特定的函数依赖
1）非平凡函数依赖与平凡函数依赖 在关系模式R(U)中，U是R上的属性集，对于U的子集X和Y， 若X→Y，且YX（Y是X的子集）,则称X→Y是平凡的函数依赖。 如果X→Y，且Y不是X的子集，则称X→Y是非平凡的函数依赖。
例：在学生-选课关系中，
• 非平凡函数依赖：(Sno,cno)->grade
F
• 如果X→Y，但对于X的某一个真子集Z，有Z→Y成立
，则称Y部分函数依赖于X。记作X→Y。
P
例如：
在学生-选课表中，由于“sno→grade”不成
立，“cno→grade”也不成立，因此“grade”完
全依赖于（sno，cno）
（sno，cno）→grade 考虑，如果依赖关系中，决定元素是单个属 性（与被决定因素不同），则该依赖一定是 非平凡完全依赖。
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简述关系模式规范化过程
关系模式规范化是一种将关系模式转换为更高级别的模式的过程，以提高数据库的性能和可维护性。
它的目的是减少冗余，消除潜在的更新异常，并使数据库更容易维护。
关系模式规范化的过程包括：
1.确定属性依赖：首先，需要确定属性之间的依赖关系，以便确定哪些属性可以被删除，以及哪些属性可以被拆分。
2.确定函数依赖：函数依赖是指一个属性或一组属性可以用来确定另一个属性的值。
3.确定范式：范式是指一种模式，它可以用来描述一个关系模式的结构。
4.确定正则化：正则化是指将关系模式转换为更高级别的模式，以减少冗余和消除潜在的更新异常。
5.确定拆分：拆分是指将一个关系模式拆分成多个模式，以减少冗余和消除潜在的更新异常。
6.确定合并：合并是指将多个关系模式合并成一个模式，以减少冗余和消除潜在的更新异常。
7.确定索引：索引是指在数据库中创建一个索引，以提高查询性能。
关系模式规范化的过程可以提高数据库的性能和可维护性，并使数据库更容易维护。
它可以帮助减少冗余，消除潜在的更新异常，并使数据库更容易维护。
因此，关系模式规范化是一个重要的数据库设计过程，可以提高数据库的性能和可维护性。