关系模式分解
《关系模式分解》课件
索引优化
通过合理的关系模式分解，可以 为查询语句创建更有效的索引， 提高查询效率。
查询优化
分解后的关系模式可以简化查询 逻辑，减少查询复杂度，提高查 询效率。
缓存策略应用
利用数据库的缓存策略，可以减 少对物理存储的访问次数，提高 数据查询效率。
05
CATALOGUE
关系模式分解的挑战与未来发展
数据冗余问题
数据完整性维护
主键和外键约束
01
关系模式分解后，可以通过主键和外键约束来维护数据的完整
性，确保数据的准确性和一致性。
数据完整性检查
02
通过定期的数据完整性检查，可以及时发现并修复数据异常，
保证数据的可靠性。
事务处理能力
03
关系模式分解后，可以利用数据库的事务处理能力，确保数据
的完整性和一致性。
数据查询效率提升
案例二
总结词
数据安全与隐私保护
详细描述
某银行客户信息管理系统涉及到客户、账户、交易等多个实体的关系，这些关系中包含敏感信息。通 过关系模式分解，可以将敏感信息隐藏在虚拟属性中，降低数据泄露的风险，提高数据的安全性和隐 私保护。
案例三：某社交网络的关系模式分解
总结词
网络结构分析
详细描述
社交网络中存在着各种复杂的关系，如用户之间的关注关系、互动关系等。通过关系模 式分解，可以深入分析这些关系的结构特征，挖掘网络中的核心节点和社区结构，为社
关系模式分解
目录
• 关系模式分解简介 • 关系模式分解的基本概念 • 关系模式分解的方法 • 关系模式分解的应用 • 关系模式分解的挑战与未来发展 • 关系模式分解的案例分析
01
CATALOGUE
模式分解
2.保持FD （函数依赖）的分解定义1：设F 是属性集U 上的FD 集，Z 是U 的子集，F 在Z 上的投影用πZ (F)表示，定义为πZ (F)={X →Y|X →Y ∈F +，且XY ⊆Z}定义2. 设},...{1K R R =ρ 是R 的一个分解，F 是R 上的FD 集，如果有)(1F R i ki π=Y ╞ F ，那么称分解ρ保持函数依赖集F 。
根据定义1，测试一个分解是否保持FD ，比较可行的方法是逐步验证F 中的每个FD 是否被)(1F R i ki π=Y 逻辑蕴涵。
如果F 的投影不蕴涵F ，而我们又用},...{1K R R =ρ表达R ，很可能会找到一个数据库实例σ 满足投影后的依赖，但不满足F 。
对σ的更新也有可能使r 违反FD 。
案例1：R （T#，TITLE ，SALARY ）。
如果规定每个教师只有一个职称，并且每个职称只有 一个工资数目，那么R 上的FD 有T#→TITLE 和TITLE →SALARY 。
如果R 分解成ρ={R 1，R 2}，其中R 1={T#，TITLE}，R 2={T#，SALARY }。
则该分解具有无损连接性，但未保持函数依赖，丢失了依赖TITLE →SALARY 。
习题1：设关系模式R （ABC ），ρ={AB ，AC}是R 的一个分解。
试分析分别在F 1={A →B}；F 2={A →C ，B →C}，F 3={B →A}，F 4={C→B，B→A}情况下， 是否具有无损分解和保持FD的分解特性。
算法1：分解成2NF模式集的算法设关系模式R（U），主码是W，R上还存在FD X→Z，并且Z是非主属性和X⊂W，那么W→Z就是非主属性对码的部分依赖。
此时，应把R分解成两个关系模式：R1（XZ），主码是X；R2（Y），其中Y=U-Z，主码仍为W，外码是X（参照R1）利用外码和主码的连接可以从R1和R2重新得到R。
如果R1和R2还不是2NF，则重复上述过程，一直到数据库模式中的每个关系模式都是2NF为止。
6.4模式的分解
算法6.5:（分解法)转换为BCNF的 无损连接分解*
例:R(U,F),U={X,Y,Z},F={Y→Z,XZ→Y}, 在保持无 损连接的情况下分解为BCNF。 解答：R的侯选码为XY和XZ；R为3NF。
由于存在着Y→Z，而Y不是码，根据算法6.5将R 分解为R1{（Y，Z），（Y→Z）}
分析两种分解的依赖保持性？
分解1：只有AB，显然，分解1不具有依赖保持性 分解2：保留了所有函数依赖，具有依赖保持性
简单练习： 判定无损连接性和函数依赖性
设S-C-M（S学号，C班级，M班主任）
F={S学号C班级，C班级M班主任，S学号M班主任}
1 {S C (学号，班级)，C M (班级，班主任)} 2 {S C (学号，班级)，S M (学号，班主任)} 3 {S M (学号，班主任)，C M (班级，班主任)}
求得F ' F {S D, I B, IS Q, B O}, 故可得R的保持函数依赖的 3NF分解 {SD, IB, ISQ, BO}, 另外，F '中L, N类属性为I , S , 且( IS ) ISDBOQ 包含所有属性 , 故IS为唯一的候选码。在 的基础上增加IS即为R的无损连接 且保持函数依赖的 3NF分解。
分别求解F 和( Fi ) , 若两者相等，则表示分 解
i 1 k
前后的函数依赖集是等 价的，即具有保持函数 依赖性
例子
R(A,B,C), F={AB, C B}
分解1={(A,B) {AB},
分解2={(A,B) {AB}),
(A,C) }
(B,C) {C B}}
关系模式的分解准则
关系模式的分解准则
关系模式的分解准则有：
（1）实体冗余（E-R）分解法。
根据E-R模式的规则，可以把一个实体分成多个实体，其中重要的实体可以多次出现。
（2）覆盖索引（CRC）分解法。
它考虑了实体约束和属性约束，用两个分解条件来分解关系模式，即冗余表分解（RD）和实体冗余分解（ERD）。
（3）非集中规范化（3NF）分解法。
它强调的是保持一般情况表的不可分割性，
其分解方法是根据实体与属性的约束，从模式中把出现在死关系中的属性拆分出来。
（4）最终规范化（BCNF）分解法。
这种分解方法更强调实体的约束，它是根据实体与实体之间的约束，把关系拆分成几个满足BCNF规范化要求的子集。
第3章 关系模式设计理论
• 4.模式分解的缺点
• （1）分解后，检索操作需要做笛卡尔积或连接操作，将付出时间 代价。 • （2）有泛关系假设时，连接可能产生寄生元组，即损失了信息； 在无泛关系假设时，可能存在悬挂元组，有可能不存在泛关系。
3.3 关系模式的分解特性
• 4.无损分解的测试方法
• 算法3：有关系模式R=A1…An，F是R上成立的函数依赖集，ρ ={R1，…，Rk}是R的一个分解。判断其是否为无损分解。
数据库系统原理
第3章 关系模式设计理论
第3章 关系模式设计理论
• 3.1 关系模式的设计准则
• 3.2 函数依赖 • 3.3 关系模式的分解特性
• 3.4 范式
•Байду номын сангаас3.5 多值依赖和第四范式
3.1 关系模式的设计准则
• 关系数据库的规范化理论最早是由关系数据库的创始人 E.F.Codd提出的，后经许多专家学者进一步深入的研究 和发现，形成了一整套有关关系数据库设计的理论。 • 在该理论出现以前，层次和网状数据库设计知识遵循其模 型本身固有的原则，而无具体的理论依据，带有一定盲目 性，可能在以后的运行和使用中发生许多与想不到的问题。
3.1 关系模式的设计准则
• 2.关系模式的非形式化设计准则
• 1.关系模式的设计应尽可能只包含有直接联系的属性，不要包含有 间接联系的属性。 • 2.关系模式的设计应尽可能使得相应关系不出现插入、删除和修改 等操作异常现象。 • 3.关系模式的设计应尽可能使得相应关系中避免放置经常为空值的 属性。 • 4.关系模式的设计应尽可能使得关系的等值连接在主键和外键的属 性上进行，并且保证连接以后不会生成额外的元组。
• （1）G中每个FD的右边都是单属性； • （2）G中没有冗余的FD，即G中不存在这样的函数依赖XY，使得G{XY}与G等价； • （3）G中每个FD的左边没有冗余的属性，即G中不存在这样的函数依 赖XY，X有真子集W使得G-{XY}∪{WY}与G等价。
数据库范式分解
数据库范式分解数据库范式分解是关系数据库设计中非常重要的步骤。
其作用是将一个复杂的关系模式分解成多个更小的、更简单的关系模式，以便于数据的存储和管理。
数据库范式分解能够提高数据库的数据完整性和可靠性，避免数据冗余和不一致性，提高数据处理效率。
在数据库设计中，范式分解的目的是消除冗余数据，保持数据的完整性和一致性。
数据库设计要保证数据的每个属性只有一个地方存放，在数据库有多个实例时，这个属性的值就必须保持一致。
如果数据有冗余，由于这个属性值在不同的地方存放，就可能会产生不一致的情况。
因此，范式分解的目的就是尽量减少数据的冗余。
根据关系数据库理论，数据库中的数据分为不同的范式，从第一范式（1NF）到第五范式（5NF）。
每个范式都有其独特的规则和要求，用于确保数据的正确性和一致性。
在范式分解中，关系模式根据其范式级别进行分解，范式越高则数据冗余越少，关系模式结构越简单。
在实际数据库设计中，我们通常采用前三范式（1NF、2NF、3NF）进行范式分解。
其中，第一范式要求每个属性只包含一个值，即属性具有原子性；第二范式要求将关系模式的每个非主属性都完全依赖于主属性，即表中的每个非主属性都只依赖于主属性；第三范式要求关系模式的非主属性之间不存在传递依赖，即任何非主属性都不依赖于其他非主属性。
在范式分解时，首先要进行函数依赖分析，即确定每个属性之间的依赖关系。
然后根据依赖关系将关系模式进行分解，使其尽量符合范式要求。
例如，可以将一个原始的关系模式分解为多个符合第三范式的关系模式，从而消除冗余数据并确保数据的一致性。
但是，范式分解也存在一些问题。
范式分解会使得数据的查询效率降低，因为查询需要在多个表中进行，而且不同表的之间的关联也需要花费较多的时间。
此外，在进行范式分解时，有时候会出现数据丢失或不一致的情况，需要做好相关的数据备份和恢复措施。
总之，数据库范式分解是数据库设计中必不可少的一部分。
通过范式分解，我们可以提高数据库的数据完整性和可靠性，避免数据冗余和不一致性，提高数据处理效率。
关系模式分解
举例：
例 5.8 设 有 关 系 模 式 R(A,B,C) ， 函 数 依 赖 集
F={A→B ， C→B} ， 分 解 ρ ={R1,R2} ， 其 中 R1=AB ， R2=BC 。检验分解 ρ 是否具有无损联 接性。 分解ρ不具有无损联接性
三、保持函数依赖集
1、定义
设有关系模式 R(U,F) ， F 是 R 的函数依赖集， ρ ＝{R1,R2,…,Rk}是R上的一个分解。如果所有函 数依赖集πRi(F)（i=1，2，…,k）的并集逻辑蕴 含 F 中的每一个函数依赖，则称分解 ρ 具有依赖 保持性，也即分解ρ 保持依赖集F。即
A R1 R2 R3 R4 R5 a1 a1 a1 a1 a1 B b12 a2 a2 b42 b52 C b13 b13 a3 a3 a3 D a4 a4 a4 a4 a4 E b15 b25 a5 a5 a5
例 5.7 设R(ABCDE)，F={A→C，B→C，C→D，DE→C，
CE→A}，ρ={R1(AD)，R2(AB)，R3(BE)，R4(CDE)， R5(AE)}，检验分解ρ是否具有无损联接性。 第三步：判断
2、算法5.2 判断一个分解的无损联接性 输入：关系模式R(A1,…,An)，
函数依赖集F，
R的一个分解ρ ＝(R1,…,Rk)。
输出：ρ 是否为无损联接的判断。 方法:
2、算法5.2 判断一个分解的无损联接性（续1）
（1）构造一个k行n列表S，其中：
A1 R1 … Ri … Rk … Aj … An
例 5.7 设R(ABCDE)，F={A→C，B→C，C→D，DE→C，
CE→A}，ρ={R1(AD)，R2(AB)，R3(BE)，R4(CDE)， R5(AE)}，检验分解ρ是否具有无损联接性。 第二步：修正②B→C
《数据库系统原理与技术》试题库试题与参考答案选编5
一、选择题1 关系模型中,一个关键字是（）。
Ａ.可由多个任意属性组成Ｂ.至多由一个属性组成Ｃ.可由一个或多个其值能惟一标识该关系模式中任何元组的属性组成Ｄ.以上都不是C2 关系数据库中的关键字是指( ) 。
Ａ.能唯一决定关系的字段Ｂ.不可改动的专用保留字Ｃ.关键的很重要的字段Ｄ.能唯一标识元组的属性或属性集合D3 在一个关系中如果有这样一个属性存在,它的值能唯一地标识关系中的每一个元组,称这个属性为( )。
Ａ.关键字Ｂ.数据项Ｃ.主属性Ｄ.主属性值A4 关系模式分解的结果（）。
Ａ.惟一Ｂ.不惟一，效果相同C.不惟一，效果不同，有正确与否之分D.不惟一，效果不同，有应用的不同D5 3NF同时又是（）。
A.2NFB.1NFC. BCNFD.1NF,2NFD6 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A7 当关系模式R(A,B)已属于3NF,下列说法中( )是正确的。
Ａ.它消除了删除异常Ｂ.仍存在插入和删除异常Ｃ.属于BCNF Ｄ.它消除了插入异常B8 根据关系数据库规范化理论,关系数据库的关系要满足第一范式。
下面"部门"关系中,因哪个属性而使它不满足第一范式?( )Ａ.部门总经理Ｂ.部门成员Ｃ.部门名Ｄ.部门号B9 关系模式规范化的最起码的要求是达到第一范式，即满足（）。
A.每个非码属性都完全依赖于主码。
B.主码属性唯一标识关系中的元组C.关系中的元组不可重复D.每个属性都是不可分解的数据项。
D10 关系模式中，满足2NF的范式（）A.不可能是1NFB.可能是3NFC.必定是1NF且必定是3NFB11 关系模式中不存在任何非主属性对主属性的完全函数依赖，则其范式（）A.是1NFB.是2NFC.是3NFB12 关系数据库规范化的目的是为解决关系数据库中（）问题。
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。
自考04735数据库原理及应用关系模式设计理论
自考04735数据库原理及应用关系模式设计理论要求、目标：了解关系数据库规范化理论及其在数据库设计中的作用，重点是函数依赖和范式，要求掌握这些概念并能运用它们来进行模式分解。
一、关系模式的设计准则1．数据冗余：同一个数据在系统中多次重复出现。
2．关系模式设计不当引起的异常问题：数据冗余、操作异常（包括修改异常、插入异常和删除异常）3．关系模式的非形式化设计准则1）关系模式的设计应尽可能只包含有直接联系的属性，不要包含有间接联系的属性。
也就是，每个关系模式应只对应于一个实体类型或一个联系类型。
2）关系模式的设计应尽可能使得相应关系中不出现插入异常、删除和修改等操作异常现象。
3）关系模式的设计应尽可能使得相应关系中避免放置经常为空值的属性。
4）关系模式的设计应尽可能使得关系的等值连接在主键和外键的属性上进行，并且保证以后不会生成额外的元组。
4．习惯使用的一些符号：1）英文字母表首部的大写字母“A，B，C，…”表示单个的属性。
2）英文字母表尾部的大写字母“…，U，V，W，X，Y，Z”表示属性集。
3）大写字母R表示关系模式，小写字母r表示其关系。
4）关系模式的简化表示方法：R（A，B，C，…）或R（ABC…）5）属性集X和Y的并集简写为XY。
二、函数依赖1．函数依赖（FD）的定义：设有关系模式R（U），X和Y是属性集U的子集，函数依赖是形成X→Y的一个命题，只要r是R的当前关系，对r中任意两个元组t和s，都有t[X]=s[X]蕴涵t[Y]=s[Y]，那么称FD X→Y在关系模式R（U）中成立。
说明：1）t[X]表示元组t在属性集X上的值，其余类同。
2）X→Y读作“X函数决定Y”或“Y函数依赖于X”。
3）FD是对关系模式R的一切可能的关系r定义的。
对于当前关系r的任意两个元组，如果X值相同，则要求Y值也相同，即有一个X值就有一个Y值与之对应，或者说Y值由X值决定。
例：设关系模式R（ABCD），在R的关系中，属性值间有这样的联系：A值与B值有一对多联系；C值与D值之间有一对一联系。
第四章 数据库规范化理论(第二节)
其中存在非主属性ROOM#对码的传递依赖， 即：
C#→LNAME, LNAME→ROOM# 因此COURSE不属于3NF。
将COURSE分解为：COURSE1(C#, TITLE, LNAME) 和 LECTURE(LNAME, ROOM#),
则关系模式COURSE1和LECTURE中都没有传递函数依赖，
因此 COURSE1 和 LECTURE 都属于3NF。
16
第四章 数据库规范化理论
第二节、 范式理论
三、 第三范式（3NF）
至此，关系模式REPORT分解为下列3个属于3NF的一组关系模式：
REPORT1 (S#, C#, MARKS) COURSE1 (C#, TITLE, LNAME) LECTURE (LNAME, ROOM#)
非第一范式的例子如表4-4，可以转换为第一范式如表4-5。
表4-4
研究生
导师
专业
第一个研究生 第二个研究生
表4-5
导师 专业 第一个研究生 第二个研究生
几乎所有的商用关系DBMS都要求关系为第一范式
4
第四章 数据库规范化理论
第二节、 范式理论
一、 第一范式（1NF）
如果关系仅仅满足第一范式的条件是不够的，可能会存在更新异常。
定义：关系模式R∈1NF，若X→Y，且Y⊈ X 时，X必含有候选码，则R∈BCNF。
即 在关系模式R中，若R的每一个决定因素都包含候选码，则R∈BCNF。
由BCNF的定义可知，一个满足BCNF的关系模式有如下特性：
● 每个非主属性对每个码都是完全函数依赖；
● 所有的主属性对每一个不包含它的码，也是完全函数依赖；
范式概述
BCNF范式
如果一个关系属于3NF，且它的主码是 由一个主属性构成，则该关系肯定为BCNF。
BCNF范式的特征
BCNF范式
所有非主属性对每一个码都是完全函数 依赖 所有的主属性对每一个不包含它的码， 也是完全依赖 没有任何属性完全函数依赖于非码的任 何一组属性
BCNF范式示例讲解
BCNF范式
关系模式分解实例
2NF关系模式：学生_系(学号，姓名，年龄，性别，系名，系主任) 分析：学号系名，系名系主任 ，因存在传递函数依赖（无部分 函数依赖），当前关系为2NF，需要进一步规范化。 2NF关系模式：选课（学号，课程名，成绩） 分析：（学号，课程名）成绩，因当前关系既无传递函数依赖也 无部分函数依赖，只存在完全函数依赖，因此当前关系为3NF。
BCNF范式概述
BCNF范式
在若关系模式R属于1NF，且每个属性 都不部分依赖和传递依赖于主关键字，则R 属于BCNF。 BCNF即检查非主属性，又检查主属性， 当只检查非主属性而不检查主属性时，就成 了3NF。因此，可以说满足BCNF的关系必 定满足3NF。
BCNF范式定义
若关系模式R（U，F）∈1NF。若X→Y 且Y X时，X必含有关系R的一个关键字， 则R（U，F）∈BCNF。
第二范式
关系模式分解实例
第二范式
关系模式分解实例
第二范式
完全函数依赖：(学号,课程名)成绩 部分函数依赖：(学号,课程名)姓名 (学号,课程名)年龄 (学号,课程名)系名 传递函数依赖：(学号,课程名)系主任 因存在部分函数依赖，因此当前关系模 式属于1NF。
关系模式分解实例
完全函数依赖：（学号，课程名）成绩
关系模式：教学(学ห้องสมุดไป่ตู้，姓名，年龄，性别， 系名，系主任，课程名，成绩) 主键：（学号，课程名） 分析：学号→姓名，但学号并不是主码，只 是主码的一部分，因此它不属于BCNF，通 过前面的分析知道它也不属于2NF、3NF。
数据库模式的分解无损连接性教案
则ρ={ R1<U1>，R2<U2>}是R的无损分解。反之也
成立。 如：模式S-L（Sno， Sdept， Sloc） 分解为2个模式：
ND(Sno, Sdept) ，NL(Sno, Sloc) 则是无损分解。
解：HJ是L类属性，所以候选键至少包含HJ，另 外，(HJ)＋ ＝{FGHIJ}，所以HJ是唯一的候选键。 （1）求出最小依赖集
Fmin=F={F→I,J→I,I→G,GH→I,IH→F}
3.9.4 模式分解算法
(2) 将关系分解为： ρ＝{ R1(FI),R2(JI),R3(IG),R4(GHI),R5(IHF)} (3) ρ并上候选键： ρ＝{R1（FI）,R2(JI),R3(IG),R4(GHI),R5(IHF)，
R6（HJ）}
3.9.4 模式分解算法
课后习题： 已知，关系模式R(A,B,C,D,E)，R的最小依 赖集Fmin={A→B，C→D}。 试将R分解为3NF,并具有无损连接性和保持 函数依赖性。
3.9.4 模式分解算法
算法5 转换为BCNF的无损连接分解。 (1)关系模式R的分解ρ，初始时ρ={R<U,F>}。 (2)检查ρ中各关系模式是否均属于BCNF。若是，则
算法2 判别一个分解的无损连接性
②逐一检查F中的每个函数依赖，并修改元素，方法 是：取F中一函数依赖X→Y，找出X所对应的列中具 有相同符号的行，考察这些行中Y列的元素，若其 中有aj，则全部改为aj，否则全部改bmj，其中m是 这些行的行号最小值。
若在某次更改后，有一行是a1a2…an，那么ρ相对 于F是无损分解，算法结束。
《数据库系统原理与技术》试题库试题与参考答案选编5
一、选择题1 关系模型中,一个关键字是（）。
Ａ.可由多个任意属性组成Ｂ.至多由一个属性组成Ｃ.可由一个或多个其值能惟一标识该关系模式中任何元组的属性组成Ｄ.以上都不是C2 关系数据库中的关键字是指( ) 。
Ａ.能唯一决定关系的字段Ｂ.不可改动的专用保留字Ｃ.关键的很重要的字段Ｄ.能唯一标识元组的属性或属性集合D3 在一个关系中如果有这样一个属性存在,它的值能唯一地标识关系中的每一个元组,称这个属性为( )。
Ａ.关键字Ｂ.数据项Ｃ.主属性Ｄ.主属性值A4 关系模式分解的结果（）。
Ａ.惟一Ｂ.不惟一，效果相同C.不惟一，效果不同，有正确与否之分D.不惟一，效果不同，有应用的不同D5 3NF同时又是（）。
A.2NFB.1NFC. BCNFD.1NF,2NFD6 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A7 当关系模式R(A,B)已属于3NF,下列说法中( )是正确的。
Ａ.它消除了删除异常Ｂ.仍存在插入和删除异常Ｃ.属于BCNF Ｄ.它消除了插入异常B8 根据关系数据库规范化理论,关系数据库的关系要满足第一范式。
下面"部门"关系中,因哪个属性而使它不满足第一范式?( )Ａ.部门总经理Ｂ.部门成员Ｃ.部门名Ｄ.部门号B9 关系模式规范化的最起码的要求是达到第一范式，即满足（）。
A.每个非码属性都完全依赖于主码。
B.主码属性唯一标识关系中的元组C.关系中的元组不可重复D.每个属性都是不可分解的数据项。
D10 关系模式中，满足2NF的范式（）A.不可能是1NFB.可能是3NFC.必定是1NF且必定是3NFB11 关系模式中不存在任何非主属性对主属性的完全函数依赖，则其范式（）A.是1NFB.是2NFC.是3NFB12 关系数据库规范化的目的是为解决关系数据库中（）问题。
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。
数据库原理及应用课后答案第4章关系数据库设计理论
第4章关系数据库设计理论、选择题1、C2、B3、C4、C5、A9、D 10、B二、填空题1、数据依赖主要包括—函数_依赖、—多值—依赖和连接依赖。
2、一个不好的关系模式会存在_插入异常_、_删除异常_和—修改复杂_等弊端。
3、设X T Y为R上的一个函数依赖，若_对任意X的真子集X '均无XY存在__, 则称Y完全函数依赖于X.4、设关系模式R上有函数依赖X T Y和Y T Z成立若_Y不包含于X_且_Y T X不成立_，则称Z传递函数依赖于X。
5、设关系模式R的属性集为U, K为U的子集，若_K T U为完全函数依赖_，则称K 为R的候选键。
6、包含R中全部属性的候选键称_主属性_。
不在任何候选键中的属性称—非主属性7、Armstrong公理系统是—有效__的和—完备__的.8、第三范式是基于_函数_依赖的范式，第四范式是基于_多值_依赖的范式。
9、关系数据库中的关系模式至少应属于_第一_范式。
10、规范化过程，是通过投影分解，把_一个范式级别较低的_的关系模式“分解”为_若干个范式级别较高__的关系模式。
三、简答题1、解释下列术语的含义：函数依赖、平凡函数依赖、非平凡函数依赖、部分函数依赖、 完全函数依赖、传递函数依赖、范式、无损连接性、依赖保持性。
解：函数依赖：设关系模式R ( U ，F), U 是属性全集，F 是U 上的函数依赖集,X 和丫是U 的子集，如果对于R(U)的任意一个可能的关系 r ，对于X 的每一个具体值，Y 都有唯一的具 体的值与之对应，则称X 函数决定Y,或Y 函数依赖于X ，记X T Y 。
我们称X 为决定因素， Y 为依赖因素。
当Y 不函数依赖于 X 时，记作:©Y 。
当X T Y 且Y T X 时，则记作：X Y 。
平凡函数依赖：当属性集Y 是属性集X 的子集时，则必然存在着函数依赖X T Y ，这种类型的函数依赖称为平凡的函数依赖。
非平凡函数依赖： 如果Y 不是X 子集，则称X T Y 为非平凡的函数依赖。
数据库系统原理第七章答案
例子
【例】已知关系R〈U，F〉，其中U={A，B，C，D，E}， F={AB→C，B→D，C→E，EC→B，AC→B}，求(AB)F+。 设X=AB ∵ XF(0)=AB XF(1)=ABCD
XF(2)=ABCDE
XF(3)= XF(2)=ABCDE ∴ (AB)F+=ABCDE={A，B，C，D，E}
XF+={ Ai | Ai∈U，X→Ai∈F+}
第十九页，编辑于星期五：九点 九分。
(2) 属性集闭包XF+的求法
1) 选X作为闭包XF+的初值XF(0)。 2) XF(i+1)是由XF(i)并上集合A所组成，其中A为F中存在 的函数依赖Y→Z，而AZ，YXF(i)。 3) 重复步骤2)。一旦发现XF(i)= XF(i+1)，则XF(i)为所求 XF+。
1) 合并规则：由X→Y，X→Z，有X→YZ。 2) 伪传递规则：由X→Y，WY→Z，有XW→Z。 3) 分解规则：由X→Y及ZY，有X→Z。
第十八页，编辑于星期五：九点 九分。
3. 函数依赖集闭包F+和属性集闭包XF+
(1) 函数依赖集闭包F+和属性集闭包XF+的定义 定义：在关系模式R〈U，F〉中，为F所逻辑蕴含的函数 依赖的全体叫做F的闭包，记作F+。 定义：设有关系模式R〈U，F〉，X是U的子集，称所有 从F推出的函数依赖集X→Ai中Ai的属性集为X的属性闭 包，记作XF+。即：
第八页，编辑于星期五：九点 九分。
完全函数依赖、传递函数依赖
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XF →Y，
第五章关系数据理论
第五章关系数据理论部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑第五章关系数据理论6.3 数据依赖的公理系统1. 逻辑蕴含定义6.11 对于满足一组函数依赖 F 的关系模式R <U，F>，其任何一个关系r，若函数依赖X→Y都成立, (即对于r中任意两个元组s,t,若s[X]=t[X]，则s[Y]t[Y]>，则称F逻辑蕴含X→Y例如R(X, Y,Z>,F={X→Y, Y→Z}X→Z为了求得给定关系模式的码，为了从一组给定的函数依赖求得蕴涵的函数依赖，就需要一套推理规则。
这组推理规则是Armstrong于1974年提出的，所以称为Armstrong公理系统。
2. Armstrong公理系统一套推理规则，是模式分解算法的理论基础用途:求给定关系模式的码从一组函数依赖求得蕴含的函数依赖关系模式R <U，F >来说有以下的推理规则：Al.自反律<Reflexivity）：若Y X U，则X →Y为F所蕴含。
(Sno,S name> →Sname注意：由自反律所得到的函数依赖均是平凡的函数依赖，自反律的使用并不依赖于FA2.增广律<Augmentation）：若X→Y为F所蕴含，且Z→U，则XZ→YZ为F所蕴含。
A3.传递律<Transitivity）：若X→Y及Y→Z为F所蕴含，则X→Z为F所蕴含。
定理 6.1 Armstrong推理规则是正确的<l）自反律:若Y X U，则X →Y为F所蕴含证: 设Y X U对R <U，F> 的任一关系r中的任意两个元组t，s：若t[X]=s[X]，由于Y X，有t[y]=s[y]，所以X→Y成立.自反律得证<2）增广律: 若X→Y为F所蕴含，且Z U，则XZ→YZ 为F 所蕴含。
证：设X→Y为F所蕴含，且Z U。
设R<U，F> 的任一关系r中任意的两个元组t，s；若t[XZ]=s[XZ]，则有t[X]=s[X]和t[Z]=s[Z]；由X→Y，于是有t[Y]=s[Y]，所以t[YZ]=s[YZ]，所以XZ→YZ为F所蕴含.增广律得证。
简述关系模式分解的两大准则
简述关系模式分解的两大准则
关系模式分解是数据库设计中的重要步骤之一，它通过将一个大型关系模式分解成多个较小的、相关的关系模式，来提高数据库的性能和可维护性。
关系模式分解需要遵循以下两大准则：
第一，无损连接（Lossless Join）准则。
即分解后所得到的关系模式能够保持对原始关系模式中所有可能连接的支持，即能够无损地连接起来。
这意味着分解后的关系模式能够通过连接操作得到与原始关系模式相同的结果，不会因为分解而引入额外的元组或导致遗失某些元组。
无损连接准则确保了数据的完整性和一致性。
第二，函数依赖（Functional Dependency）准则。
即分解后的关系模式要能够保持原始关系模式中的所有函数依赖。
对于给定的关系模式R，如果存在函数依赖A → B，那么在分解后的关系模式中，A和B仍然在同一个关系模式中，并且该函数依赖仍然有效。
这意味着分解后的关系模式要能够保持数据的一致性和完整性。
通过遵循无损连接和函数依赖准则，关系模式分解能够确保分解结果的数据完整性和一致性，提高数据库的性能和可维护性。
关系模式的分解-无损连接与保持函数依赖
S21(SNO,CLASSNO)，
S22(SNO,DEPTNO)
由于U1∩U2＝SNO，U1-U2=CLASSNO，显然U1 U2→U1-U2，所以分解2具有无损连接性。然而分解2也不是一个很好的分解方案，将前面例子的关系r投影到S21,S22的属性上，得到关系r21如表5-18和r22如表5-19：
在将一个关系模式分解为三个或者更多个关系模式的情况下，要判别分解是否具有无损连接性需要比较复杂的算法。然而若将一个关系模式分解为两个关系模式，则很容易判别分解是否具有无损连接性。
关系模式R(U,F)分解为关系模式R1(U1,F1),R2(U2,F2)是具有无损连接性的分解的充分必要条件是（U1∩U2→U1-U2）∈F+，或者（U2∩U1→U2-U1）∈F+。
事实上，将关系r投影为r1,r2,…,rn时并不会丢失信息，关键是对r1,r2,…,rn作自然连接可能会产生一些原来r中没有的元组，从而无法区别那些元组是r中原来有的，即数据库中应该存在的数据，在这个意义上丢失了信息。
例如：设关系模式S(SNO,CLASSNO,DEPTNO)在某一时刻的关系r如下表5-14
表5-14
SNO
CLASSNO
DEPTNO
S1
C1
D1
S2
C2
D2
S3
C2
D2
S4
C3
D1
若按分解方案一将关系模式S分解为：
S11(SNO,DEPTNO)和
S12(CLASSNO,DEPTNO)，
则将r投影到S11和S12的属性上，得到关系r11如表5-15，r12如表5-16。
表5-15
SNO
数据库模式的分解
泛关系假设下的投影联接变换示意图
关系模式R R的一个实例r
模式分解
π Ri(r)
ρ ={R1,R2,..Rk} r1,r2,..rk
S=mρ (r)
π Ri(s)
23
2引理6.4
设 ρ={R1<U1,F1>, R2<U2,F2>,...Rk<Uk,Fk>} 为关系模
式R的一个分解，r为R的任一个关系，ri=π Ri(r), 则
①r mρ (r）(即r的投影连接包含r) ② 如果s=mρ (r) ,则π Ri(S)=ri ③ mρ (mΡ (r))=mρ (r)
24
①r mρ (r）
r的投影连接包含r,分解后再连接起来的r肯定不
会比原来的r小；
② 如果s=mρ (r) ,则π Ri(S)=ri, 投影连接后再投影到子关系模式 = 直接投影到该 子关系模式。即π Ri(r)= π Ri(mρ (r) ), ③ mρ (mΡ (r))=mρ (r) 多次投影连接的结果等于一次投影连接后的结果 25 .
A a1 a2 B b1 b1
r2=πR2(r)
B b1 b1 C c1 c2
A a1 mρ (r) a1 a2 a2
B b1 b1 b1 b1
C c1 c2 c1 c2
r2=πR2(mρ (r)) A a1 a2 B b1 b1 B b1 b1 C c1 c2
27
r1=πR1(mρ (r))
结论：分解后的关系做自然联接必包含 分解前的关系，即分解不会丢失信息， 但可能增加信息，只有r=mρ (r)时，分解 才具有无损联接性
把低一级的关系模式分解为若干个高一级的关系模式的方法并不是唯一的只有能够保证分解后的关系模式与原关系模式等价分解方法才有意义关系模式分解的标准三种模式分解的等价定义分解具有无损连接性分解要保持函数依赖分解既要保持函数依赖又要具有无损连接性无损连接性是指分解后所得到的各个关系可以通过自然连接来实现还原
关系模式分解的依据
关系模式分解的依据1.引言1.1 概述关系模式分解是数据库设计中的一个重要步骤，旨在将复杂的关系模式分解为更小的关系模式，以提高数据库的性能和管理效率。
在关系模型中，数据以表的形式组织，每个表代表一个实体或关系。
本文将探讨关系模式分解的依据，即为何需要对关系模式进行分解。
关系模式分解的目的是消除数据冗余和数据更新异常，提高数据库的运行效率和数据的一致性。
本文将分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分，将对关系模式分解的概述进行阐述，介绍文章的结构和目的。
接下来的正文部分将详细探讨关系模式分解的定义和背景，并重点讨论关系模式分解的两个主要依据：数据冗余和数据更新异常。
在结论部分，将对关系模式分解的依据进行总结，并展望关系模式分解在未来的意义和应用。
通过本文的探讨，读者将能够理解关系模式分解的重要性和必要性，以及在数据库设计和管理中的实际应用价值。
本文的内容将为数据库设计师和管理者提供指导，帮助他们更好地进行数据库设计和优化。
文章结构部分应该介绍本文的结构和各章节的内容，可以使用如下方式进行编写：1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分，具体的章节结构如下所示：1. 引言部分1.1 概述在本部分，我们将介绍关系模式分解的背景和定义，以及本文的目的。
1.2 文章结构在本部分，我们将展示本文的章节结构和各章节的内容，帮助读者了解文章的整体组织。
1.3 目的在本部分，我们将说明本文的目的是为了探讨关系模式分解的依据，并展望其意义和应用。
2. 正文部分2.1 关系模式分解的定义和背景在本部分，我们将介绍关系模式分解的定义，并概述其背景和发展历程。
2.2 关系模式分解的依据在本部分，我们将详细讨论关系模式分解的依据，包括数据冗余和数据更新异常等方面。
2.2.1 数据冗余在本小节，我们将解释数据冗余在关系模式中的含义和问题，并说明为什么需要对其进行分解。
2.2.2 数据更新异常在本小节，我们将介绍数据更新异常的概念和原因，并说明为什么需要通过分解关系模式来解决它。
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是一个传递函数依赖。类似地，C#→ADDRESS也是一个传递函数 依赖。
4.1函数依赖
四、候选码 用函数依赖的概念来定义码。
定义4.4 : 设X为R<U，F>中的属性或属
性组合，若 X F > U 则X为R 的候选码。 说明： X F >U
课程，见CT表） TNAME→TAGE（每个教师只能有一个年龄） TNAME→ADDRESS（每个教师只能有一个地址） (S#，C#)→GRADE（每个学生学习一门课只能有一个成绩） (S#，C#)→SNAME、 (S#，C#)→CLASS、 (S#，C#)→C#、 (S#，C#)→TNAME、 (S#，C#)→TAGE、
4.1函数依赖
例 试指出学生关系S(S#，SNAME，CLASS，C#，TNAME，TAGE， ADDRESS，GRADE)中存在的函数依赖关系。
S#→SNAME（每个学号只能有一个学生姓名） S#→CLASS（每个学号只能有一个班级） C#→TNAME（设每门课程只有一个教师任教，而一个教师可教多门
(S#，C#)→ADDRESS
4.1函数依赖
三、函数依赖的分类
XY，但Y 不包含于 X则称X是非平凡的函数依赖。 XY，但Y ⊆ X 则称X是平凡的函数依赖。 若XY ，则X叫做决定因素。 若XY，Y X，则记作: X<— —>Y。 定义4.2：在R( U)中，X, Y, Z为U的不同子集。 完全函数依赖: 是指 XY，且对任何X的真子集X’，
方法：取真子集，看其能否决定右部属性。
例：试指出学生关系S中存在的完全函数依赖和部分函数依赖。 S#→SNAME，S#→CLASS，TNAME→TAGE，
TNAME→ADDRESS，C#→TNAME都是完全函数依赖。
(S# ， C#)→GRADE 是 一 个 完 全 函 数 依 赖 ， 因 为 S#+>GRADE ， C#+>GRADE。
X -> U X能决定整个元组 X’+> U X中无多余的属性
术语： 主码 主属性: 侯选码中的属性 非主属性 全码：整个属性组为码
例：R(顾客，商品，日期)
4.1函数依赖
例：试指出下列关系R中的侯选码、主属性和非主属性。
AD E a1 d1 e2 a2 d6 e2 a3 d4 e3 a4 d4 e4
4.1函数依赖
函数依赖与属性间的关系有： 若X，Y是1 — 1关系，
则存在 XY或Y X 。如学号与借书证号 若X，Y是m — 1关系，
则存在 XY但 Y+> X。如学号与姓名
若X，Y是m — n关系， 则X，Y间不存在函数依赖关系。如姓名与课程
CF: 实体间的联系 NOTE: 函数依赖的方向性
CT(C#,TNAME) TA(TNAME,TAGE,ADDRESS) SC(S#,C#,GRADE)
4.1函数依赖
二、函数依赖functional dependency, abbr. FD
设：R（A1，A2，…An)=R( U ) X，Y，Z 为U的不同子集
属性全集
定义4.1： ① 函数依赖 是完整性约束的一种，它推广了关键词 的概念。If t1.X=t2.X, then t1.Y=t2.Y ②函数依赖：若R的任意关系有：对X中的每个属性值， 在Y中都有惟一的值与之对应，则称Y函数依赖于X， 记作 XY 。
第四章 关系数据理论
4.1 关系模式的设计问题 4.2 关系模式的规范化 4.3 数据依赖的公理系统 4.4 关系模式的分解
本章小结
4.1函数依赖
一、问题——如何构造一个关系模式 例：假设有学生关系模式
S(S#,SNAME,CLASS,C#,TNAME,TAGE,ADDRESS,GRADE) 其中，S#—学号、 SNAME—学生姓名、 CLASS—班级、 C#—课程号、 TNAME—教师姓名、 TAGE—教师年龄、 ADDRESS—教师地址、 GRADE—成绩。
关系S存在以下问题： 1．数据冗余度高。 SNAME、CLASS、TNAME、TAGE、ADDRESS重复存储多次。
4.1函数依赖
2．数据修改复杂。 3．插入异常。
插入异常是指应该插入到数据库中的数据不能执 行插入操作的情形。
关系S的主码：（S#，C#）
从在S#、C#、和(S#,c#)上AME，(S#，C#)→CLASS， (S#，C#)→TNAME，(S#，C#)→TAGE， (S#，C#)→ADDRESS都是部分函数依赖，因为S#→SNAME，
S#→CLASS，C#→TNAME，C#→TAGE，C#→ADDRESS。
例：试指出学生关系S中存在的传递函数依赖。
4.1函数依赖
例：指出下列关系R中的函数依赖。
A
B
C
D
a1
b1
c1
d1
a1
b1
c1
d2
a1
b2
c2
d1
a2
b1
c3
d1
FD: AB->C、 A→C、C→A、AB→D？ Insert into R values(a1, b1, c2, d1) FD = key constraint ?
都有X’+>Y，记作：X F > Y。
部分函数依赖: 是指XY，且存在X的真子集X’，
有X’->Y， 记作：X P > Y。
定义4.3：在R( U )中 传递函数依赖：是指若XY (Y 不包含于 X)， Y +> X ，
而Y Z。记作： X T > Z 。
4.1函数依赖
左部为单属性的函数依赖一定是完全函数依赖。 左部为多属性的函数依赖，如何判断其是否为完全函数依赖？
注意：当一个元组在主码的属性上部分或全部为空 时，该元组不能插入到关系中。
4.1函数依赖
4．删除异常。 删除异常是指不应该删去的数据被删去的情形。 例如：选修某门课的所有学生都退选时，删除相关元组， 会丢失该课程老师的信息。
解决：关系模式分解（关系规范化） 分解为 ST(S#，SNAME，CLASS)
函数依赖判断：A->D? D->A? … AD->E?…