第5章关系模式的规范化设计
数据库技术及应用课程第5章教案
思考与创新
（1）结合大作业的逻辑设计部分，判断自己设计的关系模式是否满足规范化理论要求。
（2）如果不满足，要求设计出规范化理论要求的关系模式。
课后习题
讨论：选出两个数据库设计大作业（优劣对比），并分别对其关系模式设计部分进行模式求精。
教学小结
(1)一个“好”的关系模式应该是：
数据冗余应尽可能少。
不发生插入异常、删除异常、更新异常等问题。
模式分解时，分解后的模式应具有无损连接和保持依赖等特性。
(2)函数依赖是关系模式中属性之间存在的一种约束关系。
思考与创新
（1）结合大作业的逻辑设计部分，判断自己设计的关系模式是否存在大量数据冗余问题和分解不正确而带来的有损连接或不保持依赖关系的问题。
使学生会”用”数据库，具有较强的数据库设计、数据库系统管理和应用开发能力，能够灵活运用数据库技术解决实际应用问题，并能够成为数据库设计员。
教学内容
(1)规范化理论：1NF、2NF、BNCF范式、3NF基本概念。
(2)模式分解算法：BCNF分解算法和3NF分解算法。
(3)数据库模式求精:运用关系理论对已有关系模式进行结构调整、分解、合并和优化，以满足应用系统的功能及性能等需求。基于函数依赖理论的模式求精步骤为：①确定函数依赖；②确定模式所属范式；③分析是否满足应用需求；④模式分解；⑤模式合并。
第1讲问题及函数依赖理论
任课教师
刘爱红
单位
信息学院
上课地点
2501
教学目的
(1)掌握判断并设计一个好的关系模式的基本原则和方法。
(2)熟练掌握函数依赖理论。
第5章-关系数据库规范化理论-复习题
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）
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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
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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，
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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
5第五章第4讲关系模式的规范化
5第五章第4讲关系模式的规范化关系模式的规范化是数据库设计中的一个重要概念，它通过一系列规则和规范化原则，使得关系模式能够更加合理、高效地组织和管理数据。
规范化的目的是消除冗余和数据依赖，以避免数据异常和不一致的情况发生。
本文将介绍关系模式规范化的基本概念、规则和原则，并讨论规范化的实际应用。
关系模式规范化的基本概念是：在关系数据库中，每个关系模式都应该经过规范化，以达到最佳的数据结构和数据组织方式。
规范化是一个多阶段的过程，每个阶段都有特定的规则和原则。
第一范式（1NF）是最基本的规范化原则。
它要求每个关系模式的属性都是原子性的，即不可再分的。
这意味着属性的值不可以是集合、数组或多值的。
如果一个属性的值可以被分解为更小的数据项，则需要拆分为多个属性，使得每个属性都是原子的。
第二范式（2NF）要求在满足1NF的基础上，消除非主属性对码的部分函数依赖。
函数依赖指的是当一个属性的值确定之后，另一个属性的值也能确定。
如果一个属性只依赖于码中的一部分属性，而不是整个码，那么它就存在部分函数依赖，需要拆分为多个关系模式，以消除这种依赖。
第三范式（3NF）要求在满足2NF的基础上，消除非主属性对互相之间的传递依赖。
传递依赖指的是当一个属性的值确定之后，其他非主属性的值也能确定。
如果一个非主属性依赖于另一个非主属性，而不是直接依赖于码，那么它就存在传递依赖，需要拆分为多个关系模式，以消除这种依赖。
此外，还有更高级的规范化形式，如BCNF（巴斯-科德范式）和第四范式。
BCNF要求在满足3NF的基础上，消除所有非主属性对码的冗余依赖。
第四范式则要求在满足BCNF的基础上，消除多值依赖和联合依赖。
这些规范化原则和规则都是为了最大程度地消除数据冗余和依赖问题，并提高数据库的性能和数据完整性。
关系模式规范化在实际应用中有着广泛的应用。
首先，在数据库设计阶段就应该考虑规范化原则，选择合适的属性和关系模式，避免冗余和依赖问题。
大学计算机教程第六版 第5章数据库技术应用
3．连接运算（Join简记为JN）
连接是从关系R与S的笛卡尔积中，选取R的第i 个属性值和S的第j个属性值之间满足一定条件表达 式，构成关系子集。
关系R与T作θ连接。如表5.13和表5.14所示。
5.6.1 数据库设计理论的应用 数据库数据相关性称为数据依赖。数据依赖主
要分为内在关系的函数依赖（简记FD）和多值依赖 （简记MVD）。
把关系看成一个集合，集合运算如并、交、差、 笛卡尔积等运算，均可用到关系运算中。
设有三个关系实例R、S和T，如表5.6所示。
关系R和S的并是由属于R或S或同时属于R和S的 元组组成的集合，记为R∪S，如表5.7所示。
2. 差运算（Difference）
关系R和S的差是由属于R而不属于S的所有元组 组成的集合，记为R-S，如表5.8所示。
3. 交运算（Intersection）
关系R和S交是由同时属于R和S的元组组成的集 合，记为R∩S，如表5.9所示。
4. 笛卡尔积
关系R和S的笛卡尔积R×S的结果如表5.10所 示。
1.选择运算(Selection 简记为SL)
选择条件用F表示,在关系R中挑选满足条件F的 所有元组，组成一个新的关系，这个关系是关系R 的一个子集，记为：
设D1，D2，…Dn为n个集合，称D1×D2×…×Dn={（d1， d2， …dn）∈Di，（i=1，2， …n）}为集合D1，D2，…Dn 的笛卡尔积。
其中，Di(i=1，2，…n）可能有相同的，称它们为域， 域是值的集合。
笛卡尔积可表示为一个二维表。如果给出三个域：
D1={王欣，刘伟平} D2={张德君，李波} D3={网络技术应用，数据库原理} 则D1，D2，D3的笛卡尔积为D1×D2×D3={ （王欣，张德君，网络技术应用），（王欣，张德君，数据库原理）， （王欣，李波，网络技术应用），（王欣，李波，数据库原理），（刘 伟平，张德君，网络技术应用），（刘伟平，张德君，数据库原理）， （刘伟平，李波，网络技术应用），（刘伟平，李波，数据库原理）}
数据库原理第五章关系数据库的规范化设计
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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
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
第5章关系数据理论.ppt
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数据库系统
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第五章 关系数据理论
（4）部分函数依赖： XY，但Y不完全函数依赖于X， 即存在X’ X，有X’Y。
记作 X p Y
如在 S（S#，SN，SD，SA）中，因为 S#SD， 所以 （S#，SN） p SD
又如：(Sno,Cno)→Sdept是部分函数依赖
（5）传递函数依赖：若XY，Y X，YZ， 且Z（XY）= ，则称Z对X是传递函数依赖。
职工关系（工号，姓名，工种，车间号） 车间关系（车间号，车间名，车间主任） 定额关系（工号，日期，定额，超额，车间号）
本节开头
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本章开头
数据库系统
下一节
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第五章 关系数据理论
§2 数据依赖
数据模型中我们讨论了实体间的联系，同时提到实体内部 属性间也有联系。事实上上一节中的问题都是由于属性间的联 系引起的。
微分方程
高等代数 数学分析
这是产生问题的原因吗？
…… 数据库系统
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第五章 关系数据理论
2、多值依赖（MultiValued Dependency，缩写为MVD）
设 R(U)是属性集U上的关系模式，X、Y、Z是U的子集，
且Z=UXY，多值依赖XY成立当且仅当对R(U)的任一关
系r，任给的一对（x，z）值有一组Y的值，这组值仅仅取决于
一方面，修改工作量大； 另一方面，可能漏改或该错，会造成数据的不一致性；
上例充分说明对关系模式若随意设计，其后果是严重的。 本章将要讨论产生上述问题的原因以及解决办法，即如何改 造一个不好的关系模式。这就是规范化理论要解决的主要问题。
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数据库系统
关系数据库规范化理论(05)
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]
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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
数据库原理及应用教程电子教案
数据库原理及应用教程电子教案第一章：数据库基础知识1.1 数据库概念数据库的定义数据库的用途数据库的发展历程1.2 数据模型概念模型关系模型面向对象模型1.3 数据库体系结构数据库三级模式结构数据库二级映像第二章：关系数据库2.1 关系数据库概述关系数据库的基本概念关系数据库的组成2.2 关系运算选择投影连接2.3 关系数据库设计关系模型规范化第三章：SQL语言3.1 SQL概述SQL的定义SQL的特点3.2 数据定义语言创建表修改表删除表3.3 数据操作语言插入数据查询数据更新数据第四章：数据库设计4.1 需求分析收集需求分析需求4.2 概念设计实体-关系模型实体属性的确定4.3 逻辑设计视图设计4.4 物理设计文件组织索引设计第五章：数据库安全与保护5.1 数据库安全用户权限管理数据加密5.2 完整性约束实体完整性参照完整性5.3 数据库备份与恢复备份策略恢复策略5.4 数据库性能优化查询优化索引优化数据库原理及应用教程电子教案第六章：数据库管理系统的使用6.1 数据库管理系统的功能数据定义数据操纵数据查询6.2 常见数据库管理系统OracleMySQLMicrosoft SQL Server6.3 数据库管理系统的使用实例Oracle SQLPlus的使用MySQL命令行的使用第七章：事务管理7.1 事务概述事务的定义事务的属性7.2 事务管理事务的并发控制事务的隔离级别7.3 事务的持久化事务日志事务恢复第八章：分布式数据库8.1 分布式数据库概述分布式数据库的概念分布式数据库的优点8.2 分布式数据库的体系结构客户机/服务器结构对等网络结构8.3 分布式数据库的数据一致性数据复制数据分片第九章：大数据技术9.1 大数据概述大数据的定义大数据的特点9.2 大数据技术架构HadoopSpark9.3 大数据处理技术数据采集数据存储数据分析第十章：数据库发展趋势10.1 数据库技术的未来新型数据库技术数据库技术与其他技术的融合10.2 数据库技术在领域的应用机器学习自然语言处理10.3 数据库技术在物联网领域的应用物联网的数据管理物联网的数据分析重点和难点解析重点环节1：数据库概念与用途数据库的定义：重点掌握数据库作为一种长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。
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。
数据库复习 第五章 习题
第五章习题一、选择题：1．关系规范化中的删除操作异常是指①，插入操作异常是指②。
A．不该删除的数据被删除B．不该插入的数据被插入C．应该删除的数据未被删除D．应该插入的数据未被插入答案：①A ②D2．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．数理逻辑答案：A3．规范化理论是关系数据库进行逻辑设计的理论依据。
根据这个理论，关系数据库中的关系必须满足：其每一属性都是____。
A．互不相关的B．不可分解的C．长度可变的D．互相关联的答案：B4．关系数据库规范化是为解决关系数据库中____问题而引人的。
A．插入、删除异常和数据冗余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答案：A5．规范化过程主要为克服数据库逻辑结构中的插入异常，删除异常以及____的缺陷。
A．数据的不一致性B．结构不合理C．冗余度大D．数据丢失答案：C6．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．仍存在一定的插入和删除异常C．一定属于BCNF D．A和C都是答案：B7．关系模型中的关系模式至少是____。
A．1NF B．2NF C．3NF D．BCNF答案：A8．在关系DB中，任何二元关系模式的最高范式必定是____。
A．1NF B．2NF C．3NF D．BCNF答案：D9．在关系模式R中，若其函数依赖集中所有候选关键宇都是决定因素，则R最高范式是____。
A．2NF B．3NF C．4 NF D．BCNF答案：C10．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1 C．多对多D．以上都不是答案：B11．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．以上都不是答案：C12．候选码中的属性称为____。
第5章关系模式的规范化设计
第5章关系模式的规范化设计关系模式的规范化设计（Normalization）是数据库设计中的一个重要步骤，目的是消除冗余数据、提高数据的完整性和一致性，减少数据操作的复杂性和数据的存储空间。
下面将介绍关系模式的规范化设计的原则、规范化的各个阶段和规范化的优缺点。
一、规范化设计的原则规范化设计的原则包括：1.消除冗余数据：即通过将数据分散到多个关系中，避免将相同数据重复存储在多个地方，减少了存储空间的浪费。
2.提高数据的完整性：通过将数据分开存储到多个关系中，可以降低数据的重复性，确保数据的一致性和准确性。
3.简化数据操作：通过将数据分解成多个关系，可以简化数据的操作和维护，提高数据查询和更新的效率。
4.减少数据的存储空间：通过消除冗余数据和提高数据的完整性，可以减少数据的存储空间占用，节省存储资源。
二、规范化设计的各个阶段规范化设计通常分为一般化（First Normal Form，1NF）、第二范式（Second Normal Form，2NF）、第三范式（Third Normal Form，3NF）等多个阶段。
1.一般化：将关系模式中的属性分解成原子属性，即每个属性都是不可再分的单元，消除属性中的重复数据。
同时，每个记录是唯一的，并且属性的顺序也无关紧要。
2.第二范式：在达到一般化的基础上，消除非主属性对主键的部分依赖。
即要求每个非主属性完全依赖于主键。
3.第三范式：在达到第二范式的基础上，进一步消除传递依赖。
即要求每个非主属性只依赖于主键，而不依赖于其他非主属性。
三、规范化设计的优缺点规范化设计的优点包括：1.提高数据的完整性和一致性：通过规范化，可以消除数据的冗余，减少数据的重复性，确保数据的一致性和准确性。
2.简化数据操作：通过规范化，可以将数据分解成多个关系，简化了数据的操作和维护，提高了数据查询和更新的效率。
3.节省存储空间：通过规范化，可以消除冗余数据，减少数据的存储空间占用，节省存储资源。
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。
《数据库与信息管理技术》教学大纲.docx
《数据库与信息管理技术》教学大纲（适用于本科层次）一、课程的性质、目的与任务《数据库与信息管理技术》是计算机科学与技术、信息管理与信息系统专业课程体系中的核心课程，在人才培养中具有十分重要的意义。
在2004年教育部《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见》精神中明确指出，要在目前大学教育中，给予计算机基础教育高度重视，在对当代大学生计算机知识与能力的要求中，“具备利用数据库技术对信息进行管理、加工和处理的意识与能力，用以解决本专业领域中的问题”就是其中的一条。
数据库技术是当今世界高新技术潮流中的主流技术之一，它的发展对其它技术学科的发展具有极为重要的意义。
数据库技术在现代工业、现代金融、现代商贸等领域有着广阔发展应用前景，运用数据库技术与多媒体技术、计算机网络技术、Internet和Intranet技术手段，与经济和管理理论相结合，对本科学生进行信息管理、商业自动化、电子商务的研究、分析、设计、开发和应用等诸方面的培养，是发展学生的工程素质和能力，使学生掌握系统分析、系统设计与开发技术，具备完整知识体统的重要手段。
本课程着重介绍数据库系统的基本原理和设计方法，特别是目前应用最为广泛的关系数据库系统的原理和相关技术，使学员在掌握数据库基本原理的基础上，学会关系数据库应用系统的设计技术，培养应用数据库技术解决计算机应用中实际问题的能力，并为今后从事数据库理论教学和应用系统的开发工作打下良好的基础，成为我国从事数据库理论研究、教学和应用系统开发的专门人才。
二、课程的内容和基本要求本课程在教学中要求学生达到以下基本要求：1、理解数据库技术的基本原理，特别是关系数据库原理和相关知识；2、掌握数据库的设计理论和方法；3、掌握数据库创建、更新和查询等实际操作命令，重点是数据查询语言SQL；4、掌握数据库应用系统设计的基本步骤和方法，能进行普通数据库应用系统的设计；5、了解数据库技术的发展现况和发展趋势；三、学时分配课程的基本内容及学时分配第1章关系数据库标准语言一SQL（6学时）1.1SQL概述1.2SQL的数据定义1.3SQL的数据查询1.4SQL的数据更新1.5SQL的视图1.6SQL的数据控制1.7嵌入式SQL第2章数据管理与数据库（4学时）2.1数据库的常用术语2.2计算机数据管理技术的产生和发展2.3数据模型2.4数据库系统的模式结构2.5 DBMS的功能2.6数据库系统的组成第3章关系数据库模型（4学时）3.1关系模型的基本概念3.2关系代数3.3关系演算3.4查询优化第4章关系模式的规范化设计理论（6学时）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第5章数据库的安全与保护（6学时）5.1安全与保护概述5.2数据库的安全性保护5.3数据库的完整性保护5.4数据库的并发控制技术5.5数据库的恢复技术5.6数据库的复制与相关技术第6章数据库设计与实施（6学时）6.1数据库设计概述6.2数据库规划6.3需求分析6.4概念结构设计6.5逻辑结构设计6.6物理结构设计6.7数据库的实施和维护第7章数据库应用系统开发（4学时）7.1数据库应用系统的结构7.2.1 SQL Server的主要特点7.2.3SQL Server 的基本丁具7.2.4SQL Server的安全性管理7.2.5SQL Server的完整性策略7.2.6SQL Server的恢复技术7.2.7SQL Server的并发控制7.2.8数据库编程第8章数据库技术新发展（4学时）8.1数据库家族概述8.2面向对象数据库技术8.3分布式数据库8.4数据仓库与数据挖掘四、课内实验安排根据课程性质，课内安排14个课时的上机实验。
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。
第五章关系数据理论
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) 周口师范学院计算机科学系 2019年3月26日1时57分 第五范式(5NF)
29
周口师范学院计算机科学系02级教育专业
各种范式之间存在联系：后者是前者的真子集 1NF 2NF 3NF BCNF 4NF 5NF
2019年3月26日1时57分
周口师范学院计算机科学系
4
周口师范学院计算机科学系02级教育专业
一、概念回顾
关系：用于描述实体、属性、实体间的联系。 从形式上看，它是一张二维表，是所涉及 属性的笛卡尔积的一个子集。 关系模式：用来定义关系。 关系数据库：基于关系模型的数据库，利用 关系来描述现实世界。
2019年3月26日1时57分 周口师范学院计算机科学系 6
周口师范学院计算机科学系02级教育专业
三、什么是数据依赖
1. 完整性约束的表现形式
限定属性取值范围：例如学生成绩必须在 0-100之间 定义属性值间的相互关连（主要体现于值 的相等与否），这就是数据依赖，它是 数据库模式设计的关键
2019年3月26日1时57分
一、函数依赖
定义5.1 设R(U)是一个属性集U上的关 系模式，X和Y是U的子集。
若对于R(U)的任意一个可能的关系r，r中 不可能存在两个元组在X上的属性值相等， 而在Y上的属性值不等， 则称 “X函数 确定Y” 或 “Y函数依赖于X”，记作X→Y。 X称为这个函数依赖的决定属性集 (Determinant)。 Y=f(x)
2019年3月26日1时57分 周口师范学院计算机科学系 14
⒊ 插入异常（Insertion Anomalies）
该插的数据插不进去 例，如果一个系刚成立，尚无学生，我们就无法把 这个系及其系主任的信息存入数据库。
数据库系统概论选择题
第一章:数据与信息1、关于信息和数据的描述正确的是?A、数据是信息的符号表示B、数据是信息的载体C、信息是数据的内涵D、以上都不正确2、数据和信息的关系是？A、二者不可区分B、二者的可区分性不确定C、信息和数据不可分离又有一定区别D、任何数据均可表示信息3、以下说法错误的是？A、数据具有客观性，本身没有意义B、数据是信息的载体C、数据与信息是一个概念，都是对现实世界的客观存在的描述D、数据包括数字、文字、符号、图形、图像等形式4、以下关于数据和信息的关系，说法不正确的是？A、数据是信息的载体，信息是从数据中提炼出来的B、123456是数据，当它被当作密码时,就是信息C、信息和数据就是一回事，不能被严格的区分D、同一数据可以表达不同信息，同一信息也可以用不同的数据来表达5、以下关于数据和信息的关系,说法不正确的是？A、数据就是信息，本来就是一回事B、love这个单词是数据，当你向女生表白的时候，它就项女生传达了信息C、202.108。
33。
60是由数字和点组成的数据，在网络中它指的是新浪的服务器D、同一数据可以表达不同信息,同一信息也可以用不同的数据来表达数据库存储和管理1、在数据库系统中，负责监控数据库系统的运行情况，及时处理运行过程中出现的问题，这类职责的人员统称为( ）?A、数据库管理员B、数据库设计员C、系统分析员D、应用程序员2、下面关于数据库的用途的说法正确的是？A、淘宝网、京东商城页面上显示的商品的信息来自于数据库中的数据B、我们在淘宝上能看到我们的购买记录，是因为淘宝网用数据库记录了买家的每一笔交易记录C、去移动营业厅能够打印每一次通话记录的时长，呼入方和呼出方的电话号码，是因为中国移动的后天服务器记录了用户的每一次通话D、QQ上的聊天记录能够漫游，是因为聊天记录存放在腾讯的服务器上3、数据库系统与文件系统的主要区别是?A、数据库系统复杂，而文件系统简单B、文件系统不能解决数据冗余和数据独立性问题，而数据库系统可以解决C、文件系统只能管理程序文件，而数据库系统能够管理各种类型的文件D、文件系统管理的数据量较少,而数据库系统可以管理庞大的数据量4、以下关于数据库、数据库关系系统,说法不正确的是?A、数据库字面上的意思是存放数据的仓库，把数据按照一定的逻辑存放在一起B、平常常说数据库，实际上是指数据库管理系统，数据库是基础，在这个基础之上,提供给用户操作数据的界面或对数据实施管理，那么,数据库加上对数据的管理，就是我们常说的数据库管理系统C、严格意义上来说,SQLServer /Oracle是属于数据库管理系统，简称DBMSD、从本质来看,SQLServer/Oracle是数据库5、数据库系统的核心是？A、数据库B、数据库管理系统C、数据模型D、软件工具6、数据库管理系统的缩写是？A、DBAB、DBMSC、DBD、DBS7、下面哪一个场景没有用到数据库?A、教务系统中的选课信息B、新浪的微博能够记录你的动态和好友的动态C、银行中的交易交易记录D、日常生活中你与同学之间的谈话8、数据库存储的是？A、数据B、数据及数据之间的联系C、数据模型D、信息9、以下哪个是长期存储在计算机内的有组织,可共享的数据集合？A、数据库管理系统B、数据库系统C、数据库D、文件组织10、DB、DBMS和DBS三者之间的关系是?A、DB包括DBMS和DBSB、DBS包括DB和DBMSC、DBMS包括DB和DBSD、不能相互包括2、多选题1、下面关于数据库的用途的说法正确的是?A、每天你上新浪看新闻，这些新闻显示在站点上，其背后有数据库的支持B、新浪的微博能够记录你的动态和好友的动态,这些数据存放在数据库中C、去银行能够打印你的交易记录，银行使用数据库来记录你的每一笔交易D、QQ上的聊天记录能够漫游，是因为聊天记录存放在腾讯的服务器上第二章：数据模型概述1、以下哪一个不是数据模型的组成要素？A、数据B、数据结构C、数据操作D、完整性约束2、层次模型不能直接表示？A、1:1关系B、1：n关系C、m:n关系D、1:1和1：n关系3、关系数据模型的三个组成部分中,不包括？A、完整性约束B、数据结构C、数据操作D、恢复4、下面关于数据模型说法正确的是?A、逻辑模型是按用户的观点来对数据和信息建模,用于数据库设计B、概念模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型、面向对象模型等C、逻辑模型描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法D、数据模型应满足能比较真实地模拟现实世界、容易为人所理解、便于在计算机上实现三方面要求5、以下不属于数据模型的组成要素的是？A、数据结构B、数据类型C、数据操作D、数据约束6、关系数据模型的三个要素是？A、关系数据结构、关系操作集合和关系规范化理论B、关系数据结构、关系规范化理论和关系的完整性约束C、关系规范化理论、关系操作集合和关系的完整性约束D、关系数据结构、关系操作集合和关系的完整性约束7、传统的数据模型分类，数据库系统可以分为三种类型?A、西文、中文和兼容B、层次、网状和关系C、大型、中型和小型D、数据、图形和多媒体8、以下哪一个不是数据模型?A、概念模型B、逻辑模型C、架构模型D、物理模型2、多选题1、关于数据模型的组成要素的说法正确的是?A、数据结构是指：与数据类型、内容、性质有关的对象；B、微博系统中用户变更自己的电话号码的属于数据操作C、微博系统中用户的性别在男女之间选择属于数据的完整性约束D、微博系统的年龄是数据结构2、下面哪些模型可以归属到逻辑模型？A、E—R图模型B、层次模型C、网状模型D、关系模型3、下面关于数据模型说法正确的是？A、概念模型用于信息世界的建模是现实世界到机器世界的一个中间层次B、对概念模型的基本要求：较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识，简单、清晰、易于用户理解C、逻辑模型是对数据最底层的抽象D、以上说法都不正确4、关于数据模型的组成要素的说法正确的是？A、数据结构是对系统静态特性的描述B、数据操作的类型包括检索和更新C、完整性约束包括实体完整性和引用完整性D、微博系统的年龄是数据结构概念模型1、有一名为“列车运营”实体，含有：车次、日期、实际发车时间、实际抵达时间、情况摘要等属性，该实体主码是？A、车次B、日期C、车次+日期D、以上都不正确2、在E—R图中，联系使用______图形描述？A、矩形框B、椭圆形C、菱形D、直线3、在下面列出的数据库模型中，哪一个是概念数据模型？A、关系模型B、层次模型C、网状模型D、实体—联系模型4、在“学生选课系统”的概念模式设计中，以下说法正确的是？A、学生实体可以使用姓名作为码B、学生实体必须包括年龄、性别等属性C、全体学生组成了一个学生实体集D、用学生实体及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称作学生实体集2、多选题1、下面的关于实体、属性、码、域、实体型、实体域、联系等概念，说法正确的是？A、客观存在并可相互区分的事物叫实体，如学生张三、工人李四、计算机系B、属性的取值范围叫做域，性别的域为{男，女}，月份的域为｛１，2,3， (12)C、多个实体之间的相互关联,如学生与老师间的授课关系，学生与学生间有班长关系D、实体所具有的某一特性称为实体的属性2、下面的关于实体、属性、码、域、实体型、实体域、联系等概念，说法不正确的是？A、12306站点购票，身份证号码能唯一的确定一个人，所以在购票的时候，一个人同一个时刻不能购买去二个不同地方的车票，那么身份证号码是码B、实体的联系分成：实体之间的联系和实体内部的联系2种C、对于淘宝站点而言,用户的所有的交易记录构成了实体集D、人的年龄属于实体型逻辑模型1、单选题1、以下说法不正确的是？A、具有相同类型的值的集合，称为域,教师集合可以表示为(T）= {t1，t2}，学生的集合可以表示为：(S）= ｛s1，s2 ，s3}B、一个关系的多个候选码中选定一个作为主码,比如:部门编号，唯一的确定一个部门C、关系的描述称作关系模式D、学生(学号，姓名,年龄，性别,系，年级）描述的是一个关系2、假设有以下关系模式：班级(班级编号，班级名称) 学生(学生编号，身份证号,学生姓名,入学时间，班级编号）,以下说法正确的是（)？A、学生编号和身份证号属性可以作为学生关系的候选码B、班级编号是班级关系在学生关系中的外码C、学生编号可以作为学生关系的主码D、学生姓名可以作为学生关系的主码3、以下关于关系模型的说法不正确的是？A、关系模型是目前最重要的一种数据模型，关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式B、在关系模型中,我们通常说关系，其本质是对应一张表C、表中的列，通常称为属性，表中的行，通常称为元祖D、学生(学号,姓名，年龄，性别，系，年级）描述的是一个关系4、如果将一个关系看着是一张表，以下说法错误的是( )?A、表中的一行即为一个元组B、表中的一列即为一个属性C、表中的某行所有列的值的集合即为域D、表中的某行特定某列的值即为分量5、现有关系表：学生（宿舍编号，宿舍地址，学号，姓名，性别,专业，出生日期)的主码是（）?A、宿舍编号B、学号C、宿舍地址,姓名D、宿舍编号，学号6、如果表中的一个字段不是本表的主键，而是另一个表的主键,这个字段称为( ）？A、元组B、属性C、关键字D、外键7、关于关系的描述错误的是？A、关系中的每个属性是不可分解的B、在关系中元组的顺序无关紧要C、任意的一个二维表都是一个关系D、在关系中属性的顺序是无关紧要的8、关于关系和关系模式，下列说法错误的是？A、关系实际上就是关系模式在某一时刻的状态或内容B、关系模式是静态稳定的,而关系是动态变化的C、关系的描述称为关系模式，它是型，而关系是值D、关系是一张二维表，关系模式就是二维表中的数据2、多选题1、下面描述正确的是?A、一个关系其实相当于一个二维表B、关系中的列称为属性C、关系中的行称为元组D、属性的取值范围称为值域2、下面描述正确的是？A、一个二维表就是一个关系，二维表的名就是关系的名B、关系中的列称为属性,属性的个数称为关系的元或度C、关系中的行称为元组,对关系的描述称为关系模式D、属性的取值范围称为值域，元组中的一个属性值称为分量3、下面关于关系表和关系模式说法的正确的是？A、关系表是个二维结构,由行和列组成B、关系的描述称为关系模式C、关系实际上就是关系模式在某一时刻的状态D、关系是动态的、随时间不断变化第三章：关系数据库结构及形式化定义1、单选题1、要从学生关系中查询学生的姓名和性别，需要进行的关系运算是什么？A、选择B、投影C、联接D、求交2、设关系R和S的元组个数分别为100和300,关系T是R与S的笛卡尔积，则T的元组个数为?A、400B、10000C、30000D、900002、多选题1、关系模型与其他数据模型相比有哪些突出的优点？A、关系模型对各种用户提供统一的单一的数据结构形式，即关系（二维表）B、数据库的操作都可归结为关系的运算,而关系是建立在集合代数基础上的C、具有高度的数据独立性，用户的应用程序完全不必关心物理存储细节D、数据库管理人员的工作得到了简化，易于对数据库重组和控制数据完整性1、单选题1、参照完整性是指在基本表中满足什么条件？A、主属性不能取空值B、外码可以是空值或者另一个关系主码的有效值C、用户针对具体的应用环境定义的完整性约束条件D、以上都不正确2、关于完整性约束的描述,错误的是?A、关系中的外码的取值只能是参照关系中某个元组的主码值B、关系中的外码取值可以是空值C、关系中的主码取值不能为空值D、关系中的主码取值是唯一的3、在关系模型中，任何关系除了必须满足实体的完整性、用户自定义完整性,还需要满足什么??A、结构完整性B、数据完整性C、参照完整性D、动态完整性4、以下关于关系完整性约束的说法不正确的是?A、学生信息表中，有个字段年龄，必须是大于等于0，小于等于120,这是为了保证实体的完整性约束B、关系表中,主键所在列的值可以为空C、为了保证数据库的参照完整性,从表中的外键在主表中必须存在D、员工管理系统的中的表的设计，字段性别的值只能从男、女中选择是为了保证实体完整性5、有一个关系:学生（学号,姓名，系别），规定学号的值域是8个数字组成的字符串，这一规则属于？A、实体完整性约束B、参照完整性约束C、用户自定义完整性约束D、关键字完整性约束关系代数1、单选题1、己知关系R和S，R∩S等价于？A、（R—S）-SB、S-(S-R)C、（S—R）-RD、S—(R—S）第四章：数据定义1、使用SQL语句create table students(sid int primary key ，sname varchar（15）not null），当执行完成后,下面说法不正确的是？A、PRIMARY KEY 是主键约束，表明学号不能重复B、sname列中指定了非空约束，所以学生的姓名不能为空，也不能把null插入到表中去C、使用drop table students能够把整个表结构连同表中的数据全部删除D、使用delete table students 能够把整个表结构连同表中的数据全部删除2、SQL语言集数据查询、数据操纵、数据定义和数据控制功能于一体，语句INSERT、DELETE、UPDATE实现哪类功能？A、数据查询B、数据操纵C、数据定义D、数据控制3、在SQL语句中，用于删除数据库的命令是哪一个？A、DROP DATABASEB、DELETE DATABASEC、DROP DBD、ERASE DATABASE4、在SQL语句中，用于删除数据表的命令是哪一个？A、DROP TABLEB、DELETE TABLEC、DROP DBFD、ERASE TABLE5、下列SQL Server语句中出现语法错误的是A、declare @myvar int；B、select ＊from ［T］C、create database [DB]D、delete ＊from [T］6、SQL语言中，删除一个表的命令是A、deleteB、dropC、clearD、remove2、多选题1、以下SQL命令正确的是？A、insert database ［DB]B、drop database ［DB]C、delete database [DB]D、create database [DB]2、关于SQL语句TeacherNo int not null unique,描述正确的是？A、TeacherNO是主码B、TeacherNO不能为空C、TeacherNO的值可以是“王大力”D、每一个TeacherNO必须是唯一的数据操纵1、删除表中的数据的SQL命令是以下哪一个？A、DROPB、ERASEC、CANCELD、DELETE2、现有一个学生关系模式如下：Student(Sno，Sname) 以下SQL命令错误的是？A、truncate from [Student] where [Sno] =”001”B、insert into ［Student］values（"001"，”Adam")；C、update [Student] set [Sname］="Wesley”D、delete from [Student］where [Sno] =”001”3、下面说法不正确的是？A、使用insert 语句来向数据库表中插入数据，后面可以不跟列名，但是要保证插入的数据列数和类型要和表结构中的列数和类型完全一致B、insert 语句后面的into 语句不可以省略C、update students set age =20 ,这个语句执行完成后，数据库表students 中所有记录的年龄都变成了20D、delete from students 语句执行完成后,数据库表students表中的数据都被删除4、用下面的SQL语句建立一个基本表: create table Student（Sno char(4）primary key，Sname char（8) not null，Sex char(2), Age int ）可以插入到表中的元组是（)？A、’5021’，'刘祥'，男，21B、5021'，’刘祥'，NULL，NULLC、5021’，NULL，男,21D、NULL,'刘祥’，NULL，212、多选题1、下面说法正确的是？A、insert into 表名(列名1，列名2，列名3）values （值1，值2，值3），上面的语句是插入语句的正确写法，值的类型和列的类型对应，不然会报错B、insert语句执行成功后,返回数据库影响的行数C、update students set age =20，成功执行后,students表中所有的记录的年龄都变成了20D、delete from students 语句执行完成后，数据库表students表中的数据都被删除第五章:关系数据库规范化理论1、单选题1、关系规范化中的插入操作异常是指？A、不该删除的数据被删除B、不该插入的数据被插入C、应该删除的数据未被删除D、应该插入的数据未被插入2、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、多选题1、假设仓库管理关系表为StorehouseManage（仓库ID, 存储物品ID，管理员ID, 数量)，且有一个管理员只在一个仓库工作；一个仓库可以存储多种物品。
第5章 关系数据库设计理论_2
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。
教学日历-数据库实用教程(第四版)-董健全-清华大学出版社
2
课堂研讨二：
14
数据库设计及规范化理论在数据库应用 2
系统设计中的体现
课堂研讨三：
15
结合前一次的图书管理系统和实验六的 2
学分制教务管理系统交流数据库高级技术
课堂研讨四：
15
结合学分制教务管理系统交流数据库应 2
用系统的设计与实现
16
期末复习、习题分析
2
P.199 |
P.215
P.216 |
P.228
§4 实例分析
P.129 |
P.139
第七章 数据库设计
9
§1数据库设计概述
§2数据库设计的步骤
9
§3 实例分析
• 本章重要概念
第八章 数据库管理
10
§1 事务的概念
§2 数据库的恢复
§3 数据库的并发控制
10
§4 数据库的完整性 一、完整性子系统的主要功能：
二、完整性规则的组成与分类
11
三、SQL中的完整性约束 四、SQL3的触发器
24 2
4
习 题 5： P.126 2～5、7 、8、14～ 18
P.107 |
P.125
7
§6 模式分解的方法
§7 多值依赖和第四范式
8
期中复习、习题分析
24 24
第六章 实体联系模型
§1 实体与属性的基本概念
8
§2 实体和联系的设计和实现
2 4 习 题6： P.140 2、 4 、6
§3 扩展的实体联系模型的表示方法
2 P.40
| P.65
3
16
六、扩充的关系代数操作
§3 关系演算
3
一、元组关系演算
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关系模式的冗余和异常问题(1)
在数据库设计中，如果一个关系模式设计得不好，就会出现像文件系 统一样的数据冗余、异常、不一致等问题。
※ 例4.1 设有一个关系模式R（TNAME，ADDRESS， CNO，CNAME），其属性分别表示教师姓名、教师地 址、任教课程的编号和课程名。
关系模式R的实例
TNAME ADDRESS CNO
前言
※ 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，即应该构造几个 关系模式，每个关系由哪些属性组成。
※ 规范化设计理论主要包括三个方面的内容：
数据依赖（核心的作用） 范式 模式设计方法
※ 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5章 关系模式的规范化设计
※ 问题提出 ※ 函数依赖 ※关系模式的分解 ※关系模式的范式
主要内容
本章重要概念
※ (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。
还可以写出其他一些FD：
CNO→CNAME，TNAME，TAGE） TNAME→TAGE
注意：函数依赖不是指关系R的某个或某些关系满足的约束条件， 而是指R的一切关系均要满足的约束条件。
函数依赖的定义(3)
※ 对于函数依赖的定义注意以下三点： ※ ⑴ 函数依赖是一个基于关系模式（不是一个关系模式的
CNAME
t1
a1
c1
n1
t1
a1
c2
n2
t1
a1
c3
n3
t2
a2
c4
n4
t2
a2
c5
n2
t3
a3
c6
n4
关系模式的冗余和异常问题(2)
该模式出现的问题有： ※ (1) 数据冗余: 如果一个教师教几门课程，那么这个教师的地址就
要重复几次存储。 ※ (2) 操作异常: 由于数据的冗余，在对数据操作时会引起各种异常：
（a） 关系模式R1的实例
（b ） 关系模式R2的实例
TNAME ADDRESS
TNAME CNO CNAME
t1
a1
t2
a2
t3
a3
是否算最佳分解？
那末，什么样的关系 模式是最优的？标准 是什么？如何实现？
t1
c1
n1
t1
c2
n2
t1
c3
n3
t2
c4
n4
t2
c5
n2
t3
c6
n4
图4.2 关系模式分解的实例
特定实例）的函数概念，即如果一个关系模式R中存在函 数依赖X→Y，则要求该模式的所有具体关系都满足X→Y。 ※ ⑵ 函数依赖不取决于属性构成关系的方式（即关系结 构），而是关系所表达的信息本身的语义特性，我们只能 根据这种语义信息确定函数依赖，没有其他途径。 ※ ⑶ 函数依赖是数据库设计者对于关系模式的一种断言或 决策，即在设计关系型数据库时不仅要设计关系结构，而 且要定义数据依赖的条件，限制进入关系的所有元组都必 须符合所定义的条件，否则拒绝接受输入。
a3 b1 c4 d4
函数依赖只能根据语义来确定。如姓名→年龄只有在该 部门没有同名人的条件下是函数依赖。
ABCD a1 b1 c1 d1 a1 b2 c2 d2 a2 b2 c3 d3 a3 b2 c4 d4
函数依赖的定义(2)
例5.2 有一个关于学生选课、教师任课的关系模式：
R（SNO，SNAME，CNO，GRADE，CNAME，TNAME， TAGE）
主要内容
函数依赖的定义(1)
※函数依赖是属性间基本的一种依赖，它是 关键码概念的推广。
※定义5.1 设有关系模式R(U)，X和Y是属性 集U的子集，若对于R(U)的任意一个可能的 关系r，r中不可能存在两个元组在X上的属 性值相等，而在Y上的属性值不等，则称X 函数确定Y或Y函数依赖（Functional Dependency，简记为FD）于X，记作 X→Y。
① 修改异常。例如教师t1教三门课程，在关系中就会有三个元组。 如果他的地址变了，这三个元组中的地址都要改变。若有一个元 组中的地址未更改，就会造成这个教师的地址不惟一，产生不一 致现象。
② 插入异常。如果一个教师刚调来，尚未分派教学任务，那么要 将教师的姓名和地址存储到关系中去时，在属性CNO和CNAME 上就没有值（空值）。在数据库技术中空值的语义是非常复杂的， 对带空值元组的检索和操作也十分麻烦。
属性分别表示学生学号、姓名、选修课程的课程号、成绩、课 程名、任课教师姓名和年龄等意义。
如果规定，每个学号只能有一个学生姓名，每个课程号只能决定 一门课程，那么可写成下列FD形式：
SNO→SNAME
CNO→CNAME
每个学生每学一门课程，有一个成绩，那么可写出下列FD：
（SNO，CNO）→GRADE
函数依赖的定义
※FD是对关系模式R的一切可能的关系r定义的。对 于r的任意两个元组，如果X值相同，则要求Y值 也相同，即对一个X值有唯一个Y值与之对应。该 定义类似于数学中的单值函数定义。
在图中，左边图有：A→B 右边图没有：A →B
ABCD a1 b1 c1 d1 a1 b1 c2 d2 a2 b2 c3 d3
本章的符号约定
※ 英文字母表首部的大写字母“A，B，C，D，…”表示单 个属性。
※ 英文字母表尾部的大写字母“…，U，V，W，X，Y，Z” 表示属性集。
※ 大写字母R表示关系模式，小写字母r表示其关系。 ※ 属性集{A1，A2， …，An}简记为A1A2 …An 。 ※ 属性集X和Y的并集X∪Y简记为XY。 X∪{A}简写为XA或
AX。
一般地，我们设计关系数据库模式时，要注意三方面的问题： ⑴ 必须从语义上摸清这些数据联系（实体联系和属性联系）。 ⑵ 尽可能的将互相依赖密切的属性构成单独模式。 ⑶ 切忌把依赖关系不密切、特别是具有“排它”性的属性硬凑到一起。
5.2 函数依赖
※函数依赖的定义 ※FD的逻辑蕴含 ※FD的推理规则 ※FD和关键码的联系 ※属性集的闭包 ※FD集的最小依赖集
③删除异常。如果在图4.1中要取消教师t3的教学任务，那么就要 把这个教师的元组删去，同时也把t3的地址信息从表中删去了。 这是一种不合适的现象。
关系模式的冗余和异常问题(3)
可以说，关系模式R不是一个好的模式。一个“好”的模式应当不会发生插入异常、 删除异常、更新异常，数据冗余应尽量少。
规范化原则：“关系模式有操作异常或冗余问题，就分解它。”