第10章 数据依赖和关系模式规范化

数据依赖和关系模式规范化

第10章 数据依赖和关系模式规范化10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 关系模式设计中的数据语义问题 函数依赖(FD) 多值依赖(MVD) 联接依赖(JD)* 关系模式的分解及其问题 关系模式的规范化

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10.1 关系模式设计中的数据语义问题 前面我们已经讨论了关系数据库的基本概念、关系模 型的三个部分以及关系数据库的标准语言SQL。 但是还有一个很基本的问题尚未涉及，针对一个具体 问题，应该如何构造一个适合于它的数据库模式，即 应该构造几个关系模式，每个关系由哪些属性组成等。 这是数据库设计的问题，确切地讲是关系数据库逻辑 设计问题。

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10.1 关系模式设计中的数据语义问题 下面首先回顾一下关系模型的形式化定义。 一个关系模式应当是一个五元组。 R(U, D, DOM, F) 这里：– – – – – 关系名R,它是符号化的元组语义； 一组属性U; 属性组U中属性所来自的域D; 属性到域的映射DOM; 属性组U上的一组数据依赖F

由于D和DOM对模式设计关系不大,因此我们在本章中 把关系模式看作是一个三元组：R<U,F> 当且仅当U上的一个关系r满足F时，称r为关系模式 R<U,F>的一个关系。

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10.1 关系模式设计中的数据语义问题 关系作为一张二维表,我们对它有一个最起键的要求： 每一个分量必须是不可分的数据项。满足了这个条件 的关系模式就属于第一范式(1NF)。 我们的任务是研究模式设计，研究设计一个“好”的 (没有“毛病”的)关系模式的办法。 数据依赖是通过一个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。它是现实世界属性间相互 联系的抽象，是数据内在的性质，是语义的体现。 现在人们已经提出了许多种类型的数据依赖，其中最 重要的是函数依赖(Functional Dependency简记为FD)和 多值依赖(Multivalued Dependency简记为MVD)。 函数依赖极为普遍地存在于现实生活中。

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10.1 关系模式设计中的数据语义问题 比如描述一个学生的关系,可以有学号(SNO),姓名 (SNAME),系名(SDEPT)等几个属性。 由于一个学号只对应一个学生,一个学生只在一个系 学习。因而当“学号”值确定之后,姓名和该生所在 系的值也就被唯一地确定了。 就象自变量x确定之后,相应的函数值f(x)也就唯一地 确定了一样，我们说SNO函数决定SNAME和SDEPT, 或者说SNAME,SDEPT函数依赖于SNO,记为∶ SNO→SNAME,SNO→SDEPT。

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10.1 关系模式设计中的数据语义问题 现在我们要建立一个数据库来描述学生的一些倩况。 面临的对象有：学生(用学号SNO描述),系(用系名SDEPT描述), 系负责人(用其姓名MN描述),课程(用课程名CNAME描述)和成 绩(G)。 现实世界的已知事实

告诉我们∶1) 2) 3) 4) 一个系有若干学生,但一个学生只属于一个系； 一个系只有一名(正职)负责人； 一个学生可以选修多门课程,每门课程有若干学生选修； 每个学生学习每一门课程有一个成绩；

如果只考虑函数依赖这一种数据依赖,我们就得到了一个描述学 校的数据库模式S<U,F>,它由一个单一的关系模式构成： U = { SNO,SDEPT,MN,CNAME,G } F = { SNO→SDEPT,SDEPT→MN,(SNO,CNAME)→G }

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10.1 关系模式设计中的数据语义问题 这个模式有下述三个“毛病”:1) 插入异常：如果一个系刚成立尚无学生,或者虽然有了学生 但尚未安排课程。那么我们就无法把这个系及其负责人的 信息存入数据库。 删除异常：反过来,如果某个系的学生全部毕业了,我们在删 除该系学生选修课程的同时,把这个系及其负责人的信息也 丢掉了。 更新异常：比如，某系负责人更换后,就必须逐一修改有关 的每一个元组。 数据冗余：比如,每一个系负责人的姓名要与该系每一个学 生的每一门功课的成绩出现的次数一样多。

2)

3)

4)

这样,一方面浪费存储,另一方面系统耍付出很大的代 价来维护数据库的完整性。

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10.1 关系模式设计中的数据语义问题 为什么会发生插入异常和删除异常呢 ? 这是因为这个模式中的函数依赖存在某些不好的性 质。 假如我们把这个单一的模式改造一下,分成三个关系 模式： S<SNO,SDEPT, SNO→SDEPT>; SG<SNO,CNAME,G, (SNO,CNAME)→G>; DEPT<SDEPT,MN, SDEPT→MN>; 这三个模式都不会发生插入异常、删除异常的毛病, 数据的冗佘也得到了控制。 一个模式的函数依赖会有哪些不好的性质,如何改造 一个不好的模式,这就是本章要讨论的主要内容。

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10.2 函数依赖 定义10.1: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 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。 下面介绍一些术语和记号：– – – – – X→Y,但Y X,则称X→Y为平凡的函数依赖。否则，称 X→Y为非平凡的函数依赖。 今后，若不特别声明，我们总是讨论非平凡的函数依赖。 若X→Y,则称X为决定因素(Determinant)。 若X→Y,Y→X,则记作X←→Y。 …… 此处隐藏：3621字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……