第5章 关系数据库规范化理论

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数据库原理与应用:第5章 关系数据库规范化理论

数据库原理与应用:第5章 关系数据库规范化理论


定义 在R(U)中,如果 X→Y,Y→Z,其中 Y X,Y→X, 则称Z对 X传递函数依赖,记作:X T Z。
【例】关系模式R(学号,姓名,出生年月,系编号,系负责人)
在此关系模式中有如下函数依赖: 学号→系编号 系编号→系负责人 系编号→学号
(相当于X→Y) (相当于Y→Z) (相当于Y→X)
下面通过例子对这些问题进行分析:
[例1] 要求设计教学管理数据库,其关系模式,SCD如下: SCD(SNO,SN,AGE,DEPT,MN,CNO,SCORE)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
其中
SNO 表示学生学号, AGE 表示学生年龄, MN 表示系主任姓名, SCORE 表示成绩。
SN 表示学生姓名, DEPT 表示学生所在系别, CNO 表示课程号,
按照一定的规范设计的关系模式,将结构复杂的关系分解成结构 简单的关系,从而把不好的关系数据库模式转变成为好的关系数据 库模式,这就是关系的规范化。
规范化又可以根据不同的要求而分成若干级别。
我们要设计的关系模式中的各属性是相互依赖、相互制约的,这 样才构成了一个结构严谨的整体。
在设计关系模式的时候,必须从语义上分析这些依赖关系。数据 库模式的好坏和关系中各属性间的依赖关系有关。因此,我们先讨 论关系规范化理论。
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当新插入一个系时,只要在关系D中添加一个记录就可以了;当某个学生 尚未选课时,只要在关系 S中添加一条学生记录就可以了,而与选课 关系无关,这就避免了插入异常。
当一个系的学生全部毕业时,只需在 S中该系的全部学生记录,而关系D 中有关该系的信息仍然保留,从而不会引起异常删除。
根据实际情况,这些数据有以下语义规定:
(1) (2)

关系数据库的规范化理论与数据库设计

关系数据库的规范化理论与数据库设计

关系数据库的规范化理论与数据库设计在当今数字化的时代,数据成为了企业和组织的重要资产,而关系数据库作为存储和管理数据的重要手段,其设计的合理性直接影响着数据的质量、完整性和可用性。

关系数据库的规范化理论是指导数据库设计的重要原则,它能够帮助我们避免数据冗余、更新异常等问题,从而提高数据库的性能和可靠性。

首先,我们来了解一下关系数据库的基本概念。

关系数据库是由一组二维表组成的,每张表都有一个唯一的表名,表中的每一行称为一个元组,代表一个实体;每一列称为一个属性,代表实体的一个特征。

通过在不同的表之间建立关联,我们可以实现数据的查询和操作。

那么,什么是规范化理论呢?规范化理论是一种用于设计关系数据库的方法和原则,其目的是通过对关系模式进行分解和优化,消除数据冗余和更新异常,确保数据的一致性和完整性。

规范化理论主要包括第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)等。

第一范式要求表中的每个属性都是不可再分的原子值。

例如,如果有一个“联系人信息”表,其中包含“地址”这个属性,如果地址又分为“省”“市”“区”“详细地址”等子属性,那么就不满足第一范式,需要将其拆分成多个属性。

第二范式要求在满足第一范式的基础上,每个非主属性都完全依赖于主键。

举个例子,如果有一个“订单”表,主键是“订单号”,而“客户姓名”和“客户地址”等非主属性只依赖于“客户编号”,而不是“订单号”,那么就不满足第二范式,需要将其拆分成两个表,一个是“订单”表,一个是“客户”表。

第三范式要求在满足第二范式的基础上,每个非主属性都不传递依赖于主键。

比如说,有一个“员工”表,主键是“员工编号”,“部门名称”依赖于“部门编号”,而“部门编号”又依赖于“员工编号”,这就不满足第三范式,需要将“部门名称”这个属性移到“部门”表中。

规范化理论在数据库设计中具有重要的意义。

通过规范化设计,可以减少数据冗余,节省存储空间。

想象一下,如果一个客户的信息在多个表中重复存储,不仅浪费空间,而且当客户信息发生变化时,需要在多个地方进行更新,容易导致数据不一致。

关系数据库规范化理论

关系数据库规范化理论
数据一致性
规范化可以消除数据冗余,确保每个数据只在数据库中存储一次,从而提高数据的一致性。
第一范式 (1NF)
表结构
第一范式要求每个数据表都应具有原子性,即每 个表中的列不能再进一步分解。
主键
每个表必须具有一个唯一标识记录的主键,用于 保证数据的唯一性和关联性。
第二范式 (2NF)
1 函数依赖
数据表中出现函数依赖时,就需要进行第二范式的规范化。避免冗余数据。
关系数据库规范化理论
规范化是设计关系数据库中的一项重要理论,它能使数据存储结构更加合理、 高效。通过划分数据表,规范化能够消除数据冗余、提高数据一致性和查询 性能。
规范化定义
目的明确
规范化通过一定的规则将一个大的数据表拆分成多个小的数据表,以实现数据的高内聚和低 耦合。
数据准确性
规范化能确保数据的准确性,因为数据被划分为更小的范围,每个数据表只存储特定类型的 数据。
3 学生管理系统
拆分学生、课程、成绩等信息,确保学生信息的一致性和教务管理的高效性。
规范化的局限性及未来研究方向
局限性
规范化可能导致表结构复杂,加重查询和维护 的工作量。某些情况下,冗余数据可能是必要 的。
未Hale Waihona Puke 研究方向未来的研究可以探索如何在规范化的基础上平 衡数据一致性和查询性能,以及结合其他技术 实现更灵活的数据存储。
优点 数据一致性提高 数据冗余减少 数据更新更容易
缺点 可能会导致过度分解数据表,增加查询复杂性 可能引起频繁的表连接操作,影响查询性能 增加了设计和维护的复杂性
规范化的应用举例
1 在线购物系统
将用户、订单、商品等信息拆分为多个表,确保数据的一致性和查询效率。

第5章-关系数据库规范化理论-复习题

第5章-关系数据库规范化理论-复习题
(客房号,床位号 收) 费标准
对于某个床位在某个时间是由特定的住客入住的: (客 ,床 房 ,位 住 号 号 宿 ( 日 住 期 ,客 预 ) ,身 付 退份 款 房证 日
根据上述函数依赖,可以求得关系模式的候选键为: (客房号,床位号,住宿日期)
2021/5/23
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关系模式收费中: 主属性:客房号,床位号,住宿日期 非主属性:住客身份证号,住客姓名,性别,地址,收费标准, 退房日期,预付款。 根据关系模式存在的函数依赖有非主属性收费标准为候选键部分 依赖关系,所以关系模式最高直达到第一范式。如何将关系模式 进行分解使其达到第二范式。 收费标准(客房号,床位号,收费标准) 住宿(客房号,床位号,住宿日期,住客身份证,住客姓名, 性别,地址,退房日期)
解:关系R存在的函数依赖有
(商店编号,商) 品 编 部号 门编号
(商店编号,部) 门 编 负号 责人
(商店编号,商) 品 编 数号 量
2021/5/23
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利用函数依赖求候选键: L类属性:商店编号,商品编号;LR类:部门编号;R类:负责人 数量。而且(商店编号,商品编号)+=U,所以关系模式R的候 选键为(商店编号,商品编号)。 判断R属于第几范式: 非主属性为:部门编号,负责人,数量。它们对候选键都是完全函 数依赖关系,所以R是满足第二范式的。但是,
2021/5/23
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3、假设某商业集团数据库有一关系模式R如下: R(商店编号,商品编号,数量,部门编号,负责人)
现规定:1、每个商店的每种商品只在一个部门销售。 2、每个商店的每个部门只有一个负责人。 3、每个商店的每种商品只有一个库存数量。
回答下列问题:1、写出R的基本函数依赖 2、找出关系模式R的候选键 3、关系模式R最高达到第几范式?为什么

数据库原理第五章关系数据库的规范化设计

数据库原理第五章关系数据库的规范化设计
在以上三个关系模式中,实现了信息的某种程度的 分离: T中存储教师基本信息,与所选课程及系主任无关; D中存储系的有关信息,与教师无关; TC中存储教师讲授课程的信息,而与教师及系的信 息无关。
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模式分解是关系规范化的 主要方法(二)
与TDC相比,分解为三个关系模式后,数据的冗余度明显 降低。 当新插入一个系时,只要在关系D中添加一条记录。 当某个教师尚未讲课,只要在关系T中添加一条教师记录, 而与TC授课关系无关,这就避免了插入异常。 当某个系的教师不再讲课时,只需在TC中删除该教师的 全部授课记录,而关系D中有关该系的信息仍然保留,从 而不会引起删除异常。 同时,由于数据冗余度的降低,数据没有重复存储,也不 会引起更新异常。
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2.2 完全函数依赖和部分函数依赖
例如:学生成绩表中
姓名 王一 王二 王三 王一
学号 1 2 3 4
年龄 16 15 16 16
籍贯 河北 山东 北京 天津
姓名不能推出年龄,学号也不能推出年龄,但是 姓名 + 学号能推出年龄,故完全依赖;
学号能直接推出籍贯,故是部分依赖
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2.3 传递函数依赖
当关系中的元组增加、删除或更新后都不能被破 坏这种函数依赖。因此,必须根据语义来确定属 性之间的函数依赖,而不能单凭某一时刻关系中 的实际数据值来判断。
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函数依赖的定义和性质(六)
函数依赖可以保证关系分解的无损连接性
设R(X,Y,Z),X,Y,Z为不相交的属性集合,如果X Y或X Z,则有R(X,Y,Z)=R[X,Y]*R[X,Z],其中,R[X,Y]表示关 系R在属性(X,Y)上的投影,即 R等于其投影在X上的自然连 接,这样便保证了关系R分解后不会丢失原有的信息,称为 关系分解的无损连接性

关系数据库设计理论

关系数据库设计理论

五、FD的推理规则
从已知的FD集推导未知的FD,可以使用的推导规则 (Armstrong) 设有关系模式R(U),X、Y、Z是U的子集: A1(自反性):如果 Y X ,则有 XY 在R上成立。 A2(增广性):如果 XY 在R上成立,那么有 XZYZ A3(传递性):如果 XY和 YZ在R上成立,则有 XZ
S# -> SNAME C# -> TNAME (S#,C#) ->GRADE
三、属性间的联系和函数依赖 属性间的联系有三种,但并不是每一种关系中都存在函数 依赖,设有属性集X、Y属于关系模式R,
如果X和Y之间是‘1-1’关系,则存在函数依赖:
X YY, X
如果X和Y之间是‘1-M’关系,则存在函数依赖:
第五章 关系数据库设计理论
5.1 问题的提出-什么是不好的数据库设计
实际问题,假定在设计数据库时出现如下的关系模式: Student(Sno, Sname, Dept,Cno, Grade) 学生(学号,姓名,院系,课程号,成绩)
Sno Sname Dept Cno Grade
1000 李平 计算机 001
FD的分类: 1、对于FD:XY ,如果 Y X ,则称为“平凡的FD” 2、对于FD:XY ,如果 YX ,则称为“非平凡的FD” 3、对于FD:XY ,如果 YXφ则为“完全非平凡的FD”
Armstrong的推论: 1、合并规则: 由 XYX,Z可以 得 YZ 到X 2、分解规则: 由 XYZ可以 得 YX, 到 ZX 3、伪传递规则:由 XYY,WZ则得 到 Z XW
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1000 李平 计算机 002
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1000 李平 计算机 003
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1001 王莉 计算机 001

关系数据库规范化理论

关系数据库规范化理论

第4章关系数据库规范化理论数据库设计的一个最基本的问题是怎样建立一个合理的数据库模式,使数据库系统无论是在数据存储方面,还是在数据操作方面都具有较好的性能。

什么样的模型是合理的模型,什么样的模型是不合理的模型,应该通过什么标准去鉴别和采取什么方法来改进,这是在进行数据库设计之前必须明确的问题。

为使数据库设计合理可靠、简单实用,长期以来,形成了关系数据库设计理论,即规范化理论。

它是根据现实世界存在的数据依赖而进行的关系模式的规范化处理,从而得到一个合理的数据库设计效果。

本章首先说明关系规范化的作用,接着引入函数依赖和范式等基本概念,然后介绍关系模式等价性判定和模式分解的方法,最后简要介绍两种数据依赖的概念。

4.1 关系规范化的作用4.1.1问题的提出从前面的有关章节可知,关系是一张二维表,它是涉及属性的笛卡尔积的一个子集。

从笛卡尔积中选取哪些元组构成该关系,通常是由现实世界赋予该关系的元组语义来确定的。

元组语义实质上是一个n目谓词(n是属性集中属性的个数)。

使该n目谓词为真的笛卡尔积中的元素(或者说凡符合元组语义的元素)的全体就构成了该关系。

但由上述关系所组成的数据库还存在某些问题。

为了说明的方便,我们先看一个实例。

【例4.1】设有一个关于教学管理的关系模式R(U),其中U由属性Sno、Sname、Ssex、Dname、Cname、Tname、Grade组成的属性集合,其中Sno的含义为学生学号,Sname为学生姓名,Ssex为学生性别,Dname为学生所在系别,Cname为学生所选的课程名称,Tname 为任课教师姓名,Grade为学生选修该门课程的成绩。

若将这些信息设计成一个关系,则关系模式为:教学(Sno,Sname,Ssex,Dname,Cname,Tname,Grade)选定此关系的主键为(Sno,Cname)。

由该关系的部分数据(如表4-1所示),我们不难看出,该关系存在着如下问题:1. 数据冗余(Data Redundancy)●每一个系名对该系的学生人数乘以每个学生选修的课程门数重复存储。

关系数据库规范化理论

关系数据库规范化理论

第四章关系数据库规范化理论一个关系数据库模式由一组关系模式组成,一个关系模式由一组属性名组成。

关系数据库设计,就是如何把已给定的相互关联的一组属性名分组,并把每一组属性名组成关系的问题。

然而,属性的分组不是唯一的,不同的分组对应着不同的数据库应用系统,它们的效率往往相差很远。

为了使数据库设计合理可靠,简单实用,长期以来,形成了关系数据库设计的理论——规范化理论。

4.1 关系规范化的作用规范化,就是用形式更为简洁,结构更加规范的关系模式取代原有关系模式的过程。

如果将两个或两个以上实体的数据存放在一个表里,就会出现下列三个问题: 数据冗余度大插入异常删除异常所谓数据冗余,就是相同数据在数据库中多次重复存放的现象。

数据冗余不仅会浪费存储空间,而且可能造成数据的不一致性。

插入异常是指,当在不规范的数据表中插入数据时,由于实体完整性约束要求主码不能为空的限制,而使有用数据无法插入的情况。

删除异常是指,当不规范的数据表中某条需要删除的元组中包含有一部分有用数据时,就会出现删除困难。

(以P98工资表为例)解决上述三个问题的方法,就是将不规范的关系分解成为多个关系,使得每个关系中只包含一个实体的数据。

(讲例子解)当然,改进后的关系模式也存在另一问题,当查询职工工资时需要将两个关系连接后方能查询,而关系连接的代价也是很大的。

那么,什么样的关系需要分解?分解关系模式的理论依据又是什么?分解完后能否完全消除上述三个问题?回答这些问题需要理论指导。

下面,将加以讨论:4.2 函数依赖实体间的联系有两类:一类是实体与实体之间联系;另一类是实体内部各属性间的联系。

数据库建模一章中讨论的是前一类,在这里我们将学习第二类。

和第一类一样,实体内部各属性间的联系也分为1:1、1:n和m:n三类:例:职工(职工号,姓名,身份证号码,职称,部门)1、一对一关系(1:1)设X、Y是关系R的两个属性(集)。

如果对于X中的任一具体值,Y中至多有一个值与之对应,反之,对于Y中的任一具体值,X中也至多有一个值与之对应,则称X、Y两属性间是一对一关系。

关系数据库规范化理论new

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3
简化数据库设计
规范化可以将复杂的数据库设计分解为更简单、 更易于管理的部分,降低设计难度,提高设计效 率。
数据库性能优化的考虑因素
01
索引优化
为了提高查询性能,需要对数据 库表进行索引优化,包括选择合 适的索引类型、确定索引列等。
查询优化
02
03
数据库分区
通过优化查询语句,减少不必要 的计算和数据访问,提高查询效 率。
更加注重可扩展性和灵活性
随着数据规模的不断扩大和数据类型的多样化,关系数据库规范化理 论将更加注重可扩展性和灵活性,以适应不断变化的数据处理需求。
更加注重与其他技术的结合
随着新技术的发展和应用,关系数据库规范化理论将更加注重与其他 技术的结合,以实现更加高效、智能的数据处理和知识发现。
THANKS
数据库规范化理论与其他技术的结合应用
01
与数据挖掘技术的结 合
通过将规范化理论与数据挖掘技术相 结合,可以更好地挖掘出数据中的潜 在价值,提高数据的质量和可用性。
02
与人工智能技术的结 合
人工智能技术在数据处理和知识发现 方面具有优势。通过将规范化理论与 人工智能技术相结合,可以进一步提 高数据处理和知识发现的智能化水平 。
将大型表分成较小的、更易于管 理的部分,提高查询和管理效率。
数据库规范化与反规范化的平衡考虑
规范化与反规范化的权衡
在数据库设计中,需要平衡规范化与反规范化的关系,既要保证数据的完整性和一致性,又要考 虑查询性能和数据操作的便利性。
适当反规范化的必要性
在某些情况下,为了提高查询性能和数据操作的便利性,需要进行适当的反规范化操作,如增加 冗余数据或合并表。
01
02

关系数据库规范化理论

关系数据库规范化理论

关系数据库规范化理论在当今数字化的时代,数据的管理和处理变得至关重要。

关系数据库作为一种广泛应用的数据存储和管理方式,其规范化理论是确保数据库设计的合理性、有效性和可靠性的重要基石。

那么,什么是关系数据库规范化理论呢?简单来说,它是一套用于设计关系数据库的原则和方法,旨在减少数据冗余、避免数据不一致性,并提高数据的完整性和存储效率。

让我们先从数据冗余这个问题说起。

想象一下,如果在一个数据库中,相同的信息被多次重复存储,这不仅会浪费存储空间,还可能导致数据更新时出现不一致的情况。

比如说,在一个学生管理系统中,如果学生的基本信息(如姓名、性别、出生日期等)在多个表中都有重复记录,当需要修改某个学生的信息时,就很容易出现有的地方改了,有的地方没改的混乱局面。

为了解决这个问题,规范化理论提出了一系列的范式,从第一范式(1NF)到第五范式(5NF),逐步提高数据库设计的质量。

第一范式要求数据表中的每个字段都应该是不可再分的原子值。

举个例子,如果有一个“地址”字段,包含了“省份、城市、区县、街道”等信息,这就不符合 1NF,应该将其拆分成多个字段,分别存储每个具体的部分。

第二范式则是在满足 1NF 的基础上,要求非主属性完全依赖于主键。

比如说,在一个订单表中,如果“订单号”是主键,而“商品名称”和“商品价格”等信息不完全依赖于“订单号”,而是还依赖于“商品编号”,那么就不符合 2NF,可能会导致数据冗余和更新异常。

第三范式进一步要求非主属性之间不存在传递依赖于主键的关系。

比如,在一个员工表中,如果“员工编号”是主键,“部门编号”依赖于“员工编号”,而“部门地址”又依赖于“部门编号”,这就存在传递依赖,不符合 3NF。

随着数据库设计的复杂度增加,还有更高阶的范式,如巴斯范式(BCNF)、第四范式(4NF)和第五范式(5NF),但在实际应用中,通常达到第三范式就能够满足大多数的需求。

规范化理论的好处是显而易见的。

关系数据库规范化理论(05)

关系数据库规范化理论(05)
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5.3 函数依赖
关系模式S(S# , SN , SD , DEAN , C# , G)
根据一般的事实,有: 一个系有若干学生,而一个学生只属于一个系;
一个系只有一名系主任;一个学生可以选修多门课 程,每门课程也可以由多个学生选修;每个学生的 每门课程都只有一个成绩。据此语义,可以得到一 组FD F
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5.2 数据依赖
G
SNO
DN
CN
DM
关系的规范化理论就是用于改造关系模式,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。
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5.3 函数依赖
函数依赖
设R(U)是属性集U上的关系模式,X , Y U, r是 R(U) 上的任意一个关系,如果成立
对t , s r,若t[X] = s[X],则t[Y] = s[Y] 那么称“X函数决定Y”,或“Y函数依赖于X”,记 作XY 称X为决定因素
如S# SN, (S#,C#) G
不存在t , s r,t[X] = s[X],但t[Y] ≠ s[Y]
11
5.3 函数依赖
A
B
C
D
a1
b1
c1
d1
a1
快速热身
关系模式R(A,B,C,D),码为AB,给出它的一个函数 依赖集,使得R属于2NF而不属于3NF
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5.4 .4 BC范式(BCNF)
STC(S# , T# , C#)
每位老师只教授一门课
T# C#
某学生选定一门课,就对应一位老师
(S#,C#) T#
候选码
(S#,T#),(S#,C#)
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5.4 .3 3NF
S# SN SD DEAN S01 杨明 D01 思齐 S02 李婉 D01 思齐 S03 刘海 D02 述圣 S04 安然 D02 述圣 S05 乐天 D03 省身

数据库第五章习题及答案

数据库第五章习题及答案

第五章 关系数据理论一、 单项选择题1、设计性能较优的关系模式称为规范化,规范化主要的理论依据是 ( )A 、关系规范化理论B 、关系运算理论C 、关系代数理论D 、数理逻辑2、关系数据库规范化是为解决关系数据库中( )问题而引入的。

A 、插入、删除和数据冗余B 、提高查询速度C 、减少数据操作的复杂性D 、保证数据的安全性和完整性3、当关系模式R (A ,B )已属于3NF ,下列说法中( )是正确的。

A 、它一定消除了插入和删除异常B 、一定属于BCNFC 、仍存在一定的插入和删除异常D 、A 和C 都是4、在关系DB 中,任何二元关系模式的最高范式必定是( )A 、1NFB 、2NFC 、3NFD 、BCNF5、当B 属性函数依赖于A 属性时,属性A 与B 的联系是( )A 、1对多B 、多对1C 、多对多D 、以上都不是6、在关系模式中,如果属性A 和B 存在1对1的联系,则说( )A 、A B B 、B A C 、A B D 、以上都不是7、关系模式中,满足2NF 的模式,( )A 、可能是1NFB 、必定是1NFC 、必定是3NFD 、必定是BCNF8、关系模式R 中的属性全部是主属性,则R 的最高范式必定是( )A 、2NFB 、3NFC 、BCNFD 、4NF9、关系模式的候选关键字可以有( c ),主关键字有( 1个 )A 、0个B 、1个C 、1个或多个D 、多个10、如果关系模式R 是BCNF 范式,那么下列说法不正确的是( )。

A 、R 必是3NFB 、R 必是1NFC 、R 必是2NFD 、R 必是4NF11、图4.5中给定关系R ( )。

A 、不是3NFB 、是3NF 但不是2NFC 、是3NF 但不是BCNFD 、是BCNF12、设有如图4.6所示的关系R ,它是( )A 、1NFB 、2NFC 、3NFD 、4NF二、 填空题1、如果模式是BCNF ,则模式R 必定是(3NF ),反之,则( 不一定 )成立。

第5章 关系数据库规范化理论

第5章 关系数据库规范化理论

4. 更新异常(Update Anomalies)
由于存在大量数据冗余,系统要付出很大代价来维护数据库的完整性。 否则就带来数据不一致的危险。比如,当某系的系主任更换后,系统必 须修改与该系学生有关的每个元组。
所谓数据依赖(Data Dependency),是指一 个关系内部属性与属性之间的一种约束关系, 这种约束关系是通过关系中属性间值的相等与 否体现出来的数据间的相互关系。这种数据依 赖是现实世界中属性间相互联系的抽象,是数 据内在的性质,是语义的体现。 数据依赖有很多种,其中最重要的是函数依赖 (Functional Dependency,简称FD)和多值依 赖(Multivalued Dependency,简称MVD)。
5.1.1
问题的提出
现假设有如表5-1所示的关系模式XSCJ的一个具体实例。 表5-1 XSCJ表
Sno S1 S2 S3 S1 Sname 张强 王红 周颖 张强 Sdept 计算机系 电子系 计算机系 计算机系 Director 李军 宋鹏 李军 李军 Cno C01 C01 C01 C02 Cname 数据库 数据库 数据库 数据结构 Cscore 85 90 75 80
下面介绍一些术语和记号。
X→Y,但则称X→Y是非平凡的函数依赖。若不 特别声明,总是讨论非平凡的函数依赖。 X→Y,但YX则称X→Y是平凡的函数依赖。 若X→Y,则X叫做决定因素(Determinant)。 若X→Y,Y→X,则X与Y一一对应,记作X← →Y。 若Y函数不依赖于X,则记作 X Y
5.1.2
函数依赖的基本概念
定义5.1 设R(U)是属性集U上的关系模 式。X,Y是U的子集。 若对于R(U)的任意一个可能的关系r,r 中任意两个元组 t1 和 t2 ,如果 t1[X] = t2 [X],则 t1[Y] = t2[Y] ,那么称X函数地 确定Y,或Y函数地依赖于X ,记作: X→Y。

关系数据库的规范化理论.ppt

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4、Boyce-Codd范式(BCNF) 定义:设有关系模式R及其函数依赖集F,X和A是R的 属性集会,且 。如果只要R满足X A,X就必 包含R的一个候选关键字,则称R满足BCNF。 或:若一个关系为R(U),它是满足1NF的,当R中 不存在任何属性对候选码的传递函数依赖时,则称R 是符合BCNF的。 或:若R中的所有属性都完全直接依赖于候选码,或 说R的所有函数依赖的决定因素都是候选码。 没有任何属性完全函数依赖于非码的任何一组属性。


3、第三范式(3NF) 定义:如果一个关系模式R属于1NF,且每一个非主 属性不传递依赖于任一候选关键字,则称R满足第三 范式。
消除关系的传递函数依赖也是通过关系分解的方法来实现的。 设一个关系R(U),假定X、Y、Z 、W是U的互不相交的属性 子集,其中 X是主码,YZ是直接函数依赖(也可能包含部分函 数依赖), XZ 是传递函数依赖,则把 R(U)分解为两个关 系R1(Y,Z)和R2(X,Y,W),其中Y是R1的主码,R2的 外码,这样就消除了Z对X的传递依赖。





定义:所有被一个已知函数依赖集(F) 逻辑蕴涵的那些函数依赖的集合称为F的 闭包。 P109 如何由一个已知函数依赖集找出它的闭 包呢?1974年,Armstrong提出了用 推理方法计算闭包的一套规则,具体包 括三个推理规则和三条推论,及一定的 算法。





函数依赖的一些常用规则: 自反性: 增广性 传递性 合并规则 分解规则 伪传递性
P109—p110

实际上计算推导出函数依赖集的闭包是 一件非常繁琐复杂的事情,所以引入的 属性集闭包的概念。

数据库系统概论 第5章

数据库系统概论 第5章

当一个关系模式在连接的过程中没有丢掉有用信息的, 称为无损连接分解否则称为有损连接分解。 3NF的优点就是其总可以在满足无损连接并保持依赖的 前提下得到3NF设计。其缺点是,若没有消除所有的传递 依赖,则必须要用空值来表示数据项间的某些可能有意义 的联系。此外,3NF还存在信息重复的问题。 若必须在BCNF和保持依赖的3NF间作选择的话,通常 倾向于选择3NF。因为若不能有效地检验依赖的保持情况, 我们要么牺牲系统性能,要么破坏数据库中的数据的完整 性,这当然都不好。相比之下,3NF中允许传递依赖造成 少量冗余反到是可以容忍的。所以,我们常选择保持依赖 而放弃BCNF。
假定有一个实际问题,有关系模式: 借书人(姓名,地址,书名,日期) 即 BORROW(NAME,ADDR,TITLE,DATE) 其中:NAME和TITLE是整个模式的关键字(主码)。
NAME 张 平 张 平 张 平 张 平 张 平 张 平 李少林 李少林 ADDR A1 A1 A1 A1 A1 A1 A2 A2 TITLE T1 T2 T3 T4 T5 T6 T3 T7 DATE D1 D2 D3 D4 D5 D6 D4 D7





一个低一级范式的系模式的集合,这种 过程就叫规范化。各种范式之间的关系为:
1NF 2NF
3NF BCNF 4NF
5NF
例:以下两例为非1NF关系。借书人
部门名 部门号
经理
正经理 副经理
张 平 李文化
DN1 DN2
D1 D2
M1 M2
5.2.5 3NF
定义: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 Y)使得X→Y(Y→X)Y→Z 成立,则称R(U,F) ∈3NF。 简言之,不存在非主属性部分依赖和传递依赖于 码的第一范式称为第三范式。 从定义中还可得出结论:不存在非主属性的模式 为第三范式。

关系数据库规范化理论53页PPT

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6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂,怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
关系数据库规范化理论
11、获得的成功越大,就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因, 节制使 人枯萎 。 12、不问收获,只问耕耘。如同种树 ,先有 根茎, 再有枝 叶,尔 后花实 ,好好 劳动, 不要想 太多, 那样只 会使人 胆孝懒 惰,因 为不实 践,甚 至不接 触社会 ,难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕,不悔(虽然只有四个字,但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己, 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体, 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米,如 果他不 曾希望 它长成 种籽; 单身汉 不会娶 妻,如 果他不 曾希望 有小孩 ;商人 或手艺 人不会 工作, 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。

关系数据模式的规范化理论

关系数据模式的规范化理论

第一范式的原则和规则
第一范式要求数据库表中的每个属性都是原子性的,不可再分解,确保数据的唯一性。
第二范式的原则和规则第二范式要数据库表中的非主键属性必须完全依赖于主键,消除了数据冗 余和更新异常。
第三范式的原则和规则
第三范式要求数据库表中的非主键属性不应相互依赖,消除了数据冗余和传递依赖。
逆范式的概念和应用
关系数据模式的规范化理论
本部分介绍关系数据模式的规范化理论,包括规范化理论的定义和关系数据 库的基本概念。
规范化理论的定义
规范化理论是数据库设计中的基本原则,用于优化数据库结构,提高数据存 储和操作的效率。
关系数据库的基本概念
关系数据库是按照关系模型组织的数据集合,具有集合、表、行和列等基本概念。
逆范式是指在某些情况下,有意将数据冗余存储在数据库中,以提高查询性 能。
规范化理论的优缺点
规范化理论的优点是提高了数据的一致性和完整性,减少了数据冗余和更新异常。缺点是增加了数据库的复杂 性和查询的复杂度。

第5章 关系数据库设计理论_2

第5章 关系数据库设计理论_2
5.5 关系模式的范式




关系模式的好与坏,用什么标准衡量?这个标准就是模式的 范式(Normal Forms,简记为NF)。范式的种类与数据依 赖有着直接的联系,基于FD的范式有1NF、2NF、3NF、 BCNF等多种。 根据满足约束条件的级别不同, 范式由低到高分为1NF,2NF,3NF,BCNF,4NF,5NF等。 1NF是关系模式的基础;2NF已成为历史,一般不再提及; 在数据库设计中最常用的是3NF和BCNF。为了叙述的方便, 我们还是从1NF、2NF、3NF、BCNF顺序来介绍。 关系模式的规范化:把一个低一级的关系模式分解为高一级 关系模式的过程。
5.5.5 规范化

关系数据库的规范化理论是数据库逻辑 设计的工具。 一个关系只要其分量都是不可分的数据 项,它就是规范化的关系,但这只是最 基本的规范化。 规范化程度可以有多个不同的级别



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
例 :分解算法1例 关系模式CTHRSG,要保 持函数依赖达到3NF。
解:关系模式CTHRSG的最小函数 依赖集F={C→T,CS→G,HR→C, HS→R,TH→R}。该模式可以保 持函数依赖地分解为如下一 组3NF的关系模式:ρ={CT,CSG, CHR,HSR,HRT}。



非规范化表格和规范化表格
5.5.2 第二范式(2NF)

定义 如果A是关系模式R的候选键中属性,那么称A 是R的主属性;否则称A是R的非主属性。

定义4.16 如果关系模式R是1NF,且每个非主属性 完全函数依赖于候选键,那么称R是第二范式(2NF) 的模式。如果数据库模式中每个关系模式都是2NF, 则称数据库模式为2NF的数据库模式。
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第5章关系数据库规范化理论
1. 理解并给出下列术语的定义:函数依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传
递依赖、超键、候选键、主键、外键、全键、1NF、2NF、3NF、BCNF、多值依赖、4NF、连接依赖、5NF。

2. 设关系模式R有n个属性,在模式R上可能成立的函数依赖有多少个?其中
平凡的函数依赖有多少个?非平凡函数依赖有多少个?
3. 设有关系模式R(ABCD),F是R上成立的函数依赖之集,F={AB→CD,A→D}。

(1) 说明R不是2NF模式的理由。

(2) 将R分解成2NF模式集。

4. 设有关系模式R(ABC),F是R上成立的函数依赖之集,F={C→B,B→A}。

(1) 说明R不是3NF模式的理由。

(2) 将R分解成3NF模式集。

5. 设有关系模式:
R(职工名,项目名,工资,部门名,部门经理)。

如果规定每个职工可参加多个项目,各领一份工资;每个项目只属于一个部门管理;每个部门只有一名经理。

(1) 写出关系模式R的函数依赖集合与关键码。

(2) 说明R不是2NF模式的理由,并把R分解成2NF模式集。

(3) 进而把R分解为3NF模式集,并说明理由。

6.现在要建立关于系、学生、班级、学会诸信息的一个关系数据库。

语义为:一个系有若干专业,每个专业每年只招一个班,每个班有若干学生,一个系的学生住在同一个宿舍区,每个学生可参加若干学会,每个学会有若干学生。

描述学生的属性有:学号、姓名、出生日期、系名、班号、宿舍区;
描述班级的属性有:班号、专业名、系名、人数、入校年份;
描述系的属性有:系名、系号、系办地点、人数;
描述学会的属性有:学会名、成立年份、地点、人数、学生参加某回有一个入会年份。

1)请写出关系模式。

2)写出每个关系模式的最小函数依赖集,指出是否存在传递依赖。

在函数依赖左部是多属性的情况下,讨论函数依赖是完全依赖,还是部分函数依赖。

3)指出各个关系模式的侯选关键字、外部关键字,以及有没有全关键字.
7.设关系模式R(A,B,C,D,E,F),函数依赖集F={A→C,C→A,B→AC,D→AC,BD→A}.
1)求出R的侯选码。

2)求出F的最小函数依赖集。

3)将R分解为3NF,使其既具有无损连接性又具有函数依赖保持性。

8.设关系模式R〈A,B,C,D,E,F〉,函数依赖集F={AB→E,AC→F,AD→B,B→C,C→D}。

1)证明AB、AC、AD均是候选关键字。

2)证明主属性C部分依赖于关键字AB,传递依赖于AD。

同时证明主属性D 部分依赖于关键字AC,传递依赖于关键字AB。

9.设关系模式R〈A,B,C,D,E,F〉,函数依赖集F={AB→E,BC→D,BE→C,CD→B,CE→AF,CF→BD,C→A,D→EF},求F的最小函数依赖集。

10.判断下面的关系模式是不是BCNF,为什么?
1)任何一个二元关系。

2)关系模式选课(学号,课程号,成绩),函数依赖集F={(学号,课程号)→成绩}。

3)关系模式R(A,B,C,D,E,F),函数依赖集F={A→B,C→F,E→A,CE→A},将R分解为p={ABE,CDEF}。

判断p是否是无损连接。

11.设关系模式R{B,O,I,S,Q,D},函数依赖集F={S→D,I→S,IS→Q,B →Q}。

1)找出R的主码。

2)把R分解为BCNF,且具有无损连接性。

12.设有关系模式R(A,B,C),数据依赖集F={AB→C,C→→A},R属于第几范式?为什么?
13.设有关系模式R(A,B,C,D),数据依赖集F={A→B,B→A,AC→D,BC →D,
AD→C,BD→C,A→→CD,B→→CD}。

1)求R的主码。

2)R是否为第四范式?为什么?
3)R是不是BCNF?为什么?
4)R是不是3NF?为什么?
14.下述结论中哪些是正确的?哪些是不正确的?正确的就说明理由,不正确的请举出反例。

(1) 任何一个二元关系模式都属于3NF模式。

(2) 任何一个二元关系模式都属于BCNF模式。

(3) 任何一个二元关系模式都属于4NF模式。

(4) 任何一个二元关系模式都属于5NF模式。

(5) 在R(ABC)中,如果有A→B和B→C,则就有A→C。

(6) 在R(ABC)中,如果有A→B和A→C,则就有A→BC。

(7) 在R(ABC)中,如果有B→A和C→A,则就有BC→A。

(8) 在R(ABC)中,如果有BC→A,则有B→A和C→A。

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