最小函数依赖集的求法

一、等价和覆盖
定义：关系模式R<U,F>上的两个依赖集F和G，如果F+=G+，则称F和G是等价的，记做F≡G。

若F≡G，则称G是F的一个覆盖，反之亦然。

两个等价的函数依赖集在表达能力上是完全相同的。

二、最小函数依赖集
定义：如果函数依赖集F满足下列条件，则称F为最小函数依赖集或最小覆盖。

① F中的任何一个函数依赖的右部仅含有一个属性；
② F中不存在这样一个函数依赖X→A，使得F与F-{X→A}等价；
③ F中不存在这样一个函数依赖X→A，X有真子集Z使得F-{X→A}∪{Z→A}与F等价。

算法：计算最小函数依赖集。

输入一个函数依赖集
输出 F的一个等价的最小函数依赖集G
步骤：① 用分解的法则，使F中的任何一个函数依赖的右部仅含有一个属性；
② 去掉多余的函数依赖：从第一个函数依赖X→Y开始将其从F中去掉，然后在剩下的函数依赖中求X的闭包X+，看X+是否包含Y，若是，则去掉X→Y；否则不能去掉，依次做下去。

直到找不到冗余的函数依赖；
③ 去掉各依赖左部多余的属性。

一个一个地检查函数依赖左部非单个属性的依赖。

例如XY→A，若要判Y为多余的，则以X→A代替XY→A是否等价？若A (X)+，则Y是多余属性，可以去掉。

举例：已知关系模式R<U,F>，U={A,B,C,D,E,G}，
F={AB→C,D→EG,C→A,BE→C,BC→D,CG→BD,ACD→B,CE→AG}，求F的最小函数依赖集。

解1：利用算法求解，使得其满足三个条件
① 利用分解规则，将所有的函数依赖变成右边都是单个属性的函数依赖，得F为：
F={AB→C,D→E,D→G,C→A,BE→C,BC→D,CG→B,CG→D,ACD→B,CE→A,CE→G}
② 去掉F中多余的函数依赖
A．设AB→C为冗余的函数依赖，则去掉AB→C，得：
F1={D→E,D→G,C→A,BE→C,BC→D,CG→B,CG→D,ACD→B,CE→A,CE→G}
计算(AB)F1+：设X(0)=AB
计算X(1)：扫描F1中各个函数依赖，找到左部为AB或AB子集的函数依赖，因为找不到这样的函数依赖。

故有X(1)=X(0)=AB，算法终止。

(AB)F1+= AB不包含C，故AB→C不是冗余的函数依赖，不能从F1中去掉。

B．设CG→B为冗余的函数依赖，则去掉CG→B，得：
F2={AB→C,D→E,D→G,C→A,BE→C,BC→D,CG→D,ACD→B,CE→A,CE→G}
计算(CG)F2+：设X(0)=CG
计算X(1)：扫描F2中的各个函数依赖，找到左部为CG或CG子集的函数依赖，得到一个C→A函数依赖。

故有X(1)=X(0)∪A=CGA=ACG。

计算X(2)：扫描F2中的各个函数依赖，找到左部为ACG或ACG子集的函数依赖，得到一个CG→D函数依赖。

故有X(2)=X(1)∪D=ACDG。

计算X(3)：扫描F2中的各个函数依赖，找到左部为ACDG或ACDG子集的函数依赖，得到两个ACD→B和D→E函数依赖。

故有X(3)=X(2)∪BE=ABCDEG，因为X(3)=U，算法终止。

(CG)F2+=ABCDEG包含B，故CG→B是冗余的函数依赖，从F2中去掉。

C．设CG→D为冗余的函数依赖，则去掉CG→D，得：
F3={AB→C,D→E,D→G,C→A,BE→C,BC→D,ACD→B,CE→A,CE→G}
计算(CG)F3+：设X(0)=CG
计算X(1)：扫描F3中的各个函数依赖，找到左部为CG或CG子集的函数依赖，得到一个C→A函数依赖。

故有X(1)=X(0)∪A=CGA=ACG。

计算X(2)：扫描F3中的各个函数依赖，找到左部为ACG或ACG子集的函数依赖，因为找不到这样的函数依赖。

故有X(2)=X(1)，算法终止。

(CG)F3+=ACG。

(CG)F3+=ACG不包含D，故CG→D不是冗余的函数依赖，不能从F3中去掉。

D．设CE→A为冗余的函数依赖，则去掉CE→A，得：
F4={AB→C,D→E,D→G,C→A,BE→C,BC→D,CG→D,ACD→B,CE→G}
计算(CG)F4+：设X(0)=CE
计算X(1)：扫描F4中的各个函数依赖，找到左部为CE或CE子集的函数依赖，得到一个C→A函数依赖。

故有X(1)=X(0)∪A=CEA=ACE。

计算X(2)：扫描F4中的各个函数依赖，找到左部为ACE或ACE子集的函数依赖，得到一个CE→G函数依赖。

故有X(2)=X(1)∪G=ACEG。

计算X(3)：扫描F4中的各个函数依赖，找到左部为ACEG或ACEG子集的函数依赖，得到一个CG→D函数依赖。

故有X(3)=X(2)∪D=ACDEG。

计算X(4)：扫描F4中的各个函数依赖，找到左部为ACDEG或ACDEG子集的函数依赖，得到一个ACD→B函数依赖。

故有X(4)=X(3)∪B=ABCDEG。

因为X(4)=U，算法终止。

(CE)F4+=ABCDEG包含A，故CE→A是冗余的函数依赖，从F4中去掉。

③ 去掉F4中各函数依赖左边多余的属性（只检查左部不是单个属性的函数依赖）由于C→A，函数依赖ACD→B中的属性A是多余的，去掉A得CD→B。

故最小函数依赖集为：
F={AB→C,D→E,D→G,C→A,BE→C,BC→D,CG→D,CD→B,CE→G}
解2：利用Armstrong公理系统的推理规则求解
① 假设CG→B为冗余的函数依赖，那么，从F中去掉它后能根据Armstrong 公理系统的推理规则导出。

因为CG→D （已知）
所以CGA→AD，CGA→ACD （增广律）
因为ACD→B （已知）
所以CGA→B （传递律）
因为C→A （已知）
所以CG→B （伪传递律）
故CG→B是冗余的。

② 同理可证：CE→A是多余的。

③ 又因C→A，可知函数依赖ACD→B中的属性A是多余的，去掉A得CD→B。

故最小函数依赖集为：
F={AB→C,D→E,D→G,C→A,BE→C,BC→D,CG→D,CD→B,CE→G}。