面向对象的关系数据库设计
2007-11-23 21:29
一、概念的区分
有些人把面向对象的数据库设计(即数据库模式)思想与面向对象数据库管理系统(OODBMS) 理论混为一谈。其实前者是数据库用户定义数据库模式的思路,后者是数据库管理程序的思路。用户使用面向对象方法学可以定义任何一种DBMS数据库,即网络型、层次型、关系型、面向对象型均可,甚至文件系统设计也照样可以遵循面向对象的思路。
面向对象的思路或称规范可以用于系统分析、系统设计、程序设计,也可以用于数据结构设计、数据库设计。OOSE自上至下、自始至终地贯彻面向对象思路,是一个一气呵成的统一体。面向对象的数据库设计只是 OOSE 的一个环节。
二、数据库设计的重要性
一般数据库设计方法有两种,即属性主导型和实体主导型。属性主导型从归纳数据库应用的属性出发,在归并属性集合(实体)时维持属性间的函数依赖关系。实体主导型则先从寻找对数据库应用有意义的实体入手,然后通过定义属性来定义实体。一般现实世界的实体数在属性数 1/10 以下时,宜使用实体主导型设计方法。面向对象的数据库设计是从对象模型出发的,属于实体主导型设计。
一般数据库应用系统都遵循以下相关开发步骤:
1 、设计应用系统结构;
2 、选择便于将应用程序与 DBMS 结合的DBMS体系结构,如RDBMS;
3 、根据应用程序使用的环境平台,选择适宜的DBMS(如Oracle)和开发工具(如PB);
4 、设计数据库,编写定义数据库模式的SQL程序;
5 、编写确保数据正确录入数据库的用户接口应用程序;
6 、录入数据库数据;
7 运行各种与数据库相关的应用程序,以确认和修正数据库的内容。
对以上各步骤,有几点需要说明:
(1) 这不是瀑布模型,每一步都可以有反馈。以上各步不仅有反馈、有反复,还有并行处理。
比如一些库表在数据录入时,另一些库表设计还在修改。
这与我们的递增式开发方法有关,也与面向对象的特征有关。
(2) 上述顺序不是绝对的,大多数场合是从第三步开始的。
(3) 对大多数数据库应用系统来说,上述各步中最重要、最困难的不是应用系统设计而是数据库设
三、DBMS的支持和数据库设计
很多数据库应用系统开发者不重视数据库设计的原因是:他们太迷信DBMS,认为购入一个功能强大的 DBMS后数据库设计就不困难、不重要了。一些国内外的数据库教材常常是在为DBMS的开发厂商做宣传,而很少站在数据库用户角度,从数据库应用系统出发介绍数据库设计方法。结果往往使读者搞不清书中介绍的是数据库管理程序的设计思想,还是应用这种 DBMS 进行数据库设计的思想。
其实,DBMS只是给用户为已采用的数据库提供一个舞台,而是否使用这个舞台上
的道具以及唱什么戏,则完全取决于用户的戏剧脚本和导演(开发者)的安排。例如,公路局系统所使用的数据库管理系统,是以二维表为基本管理单元、支持所有关系代数操作、支持实体完整性与实体间参照完整性的全关系型 RDBMS,而我们要在这个舞台上利用上述"道具"设计一个面向对象的关系数据库。
四、应用对象模型与RDBMS模型的映射
数据库设计(模式)是否支持应用系统的对象模型,这是判断是否是面向对象数据库系统的基本出发点。由于应用系统设计在前,数据库设计随后,所以应用系统对象模型向数据库模式的映射是面向对象数据库设计的关键。
1、三层数据库模式面向对象模型的扩展
一般数据库设计多参照ANSL/SPARC关于数据库模式的3层标准结构提案。最接近物理数据库的内部模式由 DBMS 提供的SQL来描述。概念模式可以由若干个内部模式聚集而成,它是由数据库用户规范的一些表的集合。一般的概念模式是数据库物理模式作用域的边界,它能实现数据库的物理意义、特定DBMS 的特殊操作对外部应用程序的信息隐蔽。外部模式是从特定用户应用角度看待的数据库模式,从不同的应用出发对同一概念模式可以给出多种不同的外部模式。当外部应用系统以对象模型进行抽象时,从各个应用出发抽象出的对象模型可以映射到外部模型上,对此我们不妨称之为外部对象模型。但是,外部模型只是概念模型的子集,所以面向对象的数据库设计核心在于系统对象模型(不妨称之为概念对象模型) 向数据库概念模型的映射。
2、对象模型向数据库表的映射规则
由于 RDBMS 是以二维表为基本管理单元的,所以对象模型最终是由二维表及表间关系来描述的。换言之,对象模型向数据库概念模型的映射就是向数据库表的变换过程。有关的变换规则简单归纳如下:
(1) 一个对象类可以映射为一个以上的库表,当类间有一对多的关系时,一个表也可以对应多个类。
(2) 关系(一对一、一对多、多对多以及三项关系)的映射可能有多种情况,但一般映射为一个表,也可以在对象类表间定义相应的外键。对于条件关系的映射,一个表至少应有3个属性。
(3) 单一继承的泛化关系可以对超类、子类分别映射表,也可以不定义父类表而让子类表拥有父类属性;反之,也可以不定义子类表而让父类表拥有全部子类属性。
(4) 对多重继承的超类和子类分别映射表,对多次多重继承的泛化关系也映射一个表。
(5) 对映射后的库表进行冗余控制调整,使其达到合理的关系范式。
3、数据库模式要面向应用系统
我们选择面向对象的系统设计也好,面向对象的数据库设计也好,根本目的是服务于应用系统的需要。
五、面向对象关系数据库设计效果
从某种意义上讲,是数据库设计的面向对象特征最终奠定了整个系统的面向对象性,才使面向对象方法在程序开发阶段全面开花。其效果归纳如下:
1、数据库结构清晰,便于实现 OOP
由于实现了应用模块对象对数据库对象的完全映射,数据库逻辑模型可以自然且直接地模拟现实世界的实体关系。用户所处的当前物理世界、系统开发者所抽象的系统外部功能,与支持系统功能的内部数据库 (数据结构)一一对应,所以用户、开发者和数据库维护人员可以用一致的语言进行沟通。特别是对多数不了解业务的程序开发人员来说,这种将应用对象与相应的数据对象封装在对象统一体中的设计方法,大大减轻了程序实现的难度,使他们只要知道加工的数据及所需的操作即可,而且应用程序大多雷同,可以多处继承由设计人员抽象出来的、预先开发好的各种物理级超类。
2、数据库对象具有独立性,便于维护
除了数据库表对象与应用模块对象一一对应外,在逻辑对象模型中我们没有设计多重继承的泛化关系,所以这样得到的数据库结构基本上是由父表类和子表类构成的树型层次结构,表类间很少有继承以外的复杂关系,是一个符合局部化原则的结构,从而使数据库表数据破坏的影响控制在局部范围且便于修复,给系统开通后的数据库日常维护工作带来便利。
3、需求变更时程序与数据库重用率高,修改少
在映射应用对象时,除关系映射规范化后可能出现一对多的表映射外,大多数应用对象与表对象是一一对应的。我们可以把规范化处理后的、由一个应用对象映射出来的多个表看成一个数据库对象。因此当部分应用需求变更时,首先,系统修改可以不涉及需求不变更的部分。其次,变更部分的修改可以基本上只限于追加或删除程序模块或追加新库表,而基本上不必修改原有程序代码或原有库表定义,从而大大减少了工作量,降低了工作难度。
六、最简单的就是最好的
客观世界是错综复杂的,计算机科学理论的发展也越来越高深、复杂。然而,人类探索理论和技术的最终目的是:让客观世界的复杂变简单,最简单的就是最好的。为此我们遵循以下原则:
1、慎用外键
RDBMS 支持复杂关系的能力很强,无论用户怎么在逻辑上设定外键,它基本上都能从物理上帮用户实现。但是外键把许多独立的实体牵连在一起,不仅使RDBMS 维持数据一致性负担沉重,也使数据库应用复杂化,加重了程序开发负担。这样的数据库很难理解,很难实现信息隐蔽性设计,往往把简单问题复杂化。
2、适当冗余
减少数据库冗余的设计思路产生于70年代,它是促使 DBMS 进步的重要动力之一。然而,犹如为了节省2个字节的存储空间而酿成了如今全球为之头痛的2000年问题一样,它是计算机硬件主导时代的产物。以今天国内计算机市场价格为例,6G服务器硬盘的价格不过2000元,而上海物价局 1996 年颁发的一个人月软件开发的指导价约8000元,即一个人月的软件价格就可以购买20G左右的硬盘。即使有5万行数据的库表,每个记录压缩40字符的冗余,单纯计算合计也不足2M,即节省0.6元钱的磁盘空间。
今天的世界已进入软件主导的计算机时代。因此,最容易理解、应用开发工作量最少、维护最简单的数据库结构才是最好的。只要数据完整性、一致性不受威胁,有些冗余,不足为虑。换言之,最节省软件成本 (而不是硬件成本) 的是最好的。
3、信息隐蔽
这是软件工程最重要的基本原则之一。简言之即信息的作用域越小越好,
数据库的透明度越大越好,因为应用程序需要知道得越多就越复杂。使数据库黑盒化 (透明度高) 的方法很多,除了设计上的局部化处理外,还可以利用DBMS 的触发器、存储过程、函数等,把数据库中无法简化的复杂表关系封装到黑盒子里,隐藏起来,特别是放到服务器端,其优越性更是多方面的。
数据库的设计理论 第一节，关系模式的设计问题 一概念： 1. 关系模型：用二维表来表示实体集，用外键来表示实体间的联系，这样的数据模型，叫做关系数据模型。 关系模型包含内涵和外延两个方面： 外延：就是关系或实例、或当前值。它与时间有关，随时间的变化而变化。（主要是由于元组的插入、删除、修改等操作引起的） 内涵：内涵是与时间独立的，它包括关系属性、以及域的一些定义和说明。还有数据的各种完整性约束。 数据的完整性约束分为静态约束和动态约束。 静态约束包括数据之间的联系（称为数据依赖），主键的设计和各种限制。 动态约束主要定义如插入、删除和修改等操作的影响。 通常我们称内涵为关系模式。 2. 关系模式：是对一个关系的描述，二维表的表头那一行称为关系模式，又称为表的框架或记录类型。 关系模式的定义包括：模式名、属性名、值域名和模式的主键。关系模式仅仅是对数据特征的描述。 关系模式的一般形式为R ( U , D , DOM , F ) R 是关系名。 U 是全部属性的集合。 D 是属性域的集合。 DOM 是U 和D 之间的映射关系，关系运算的安全限制。 F 是属性间的各种约束关系，也称为数据依赖。
关系模式可以表示为： 关系模式（属性名1，属性名2 ，……，属性名n ） 示例：学生（学号，姓名，年龄，性别，籍贯）。 当且仅当U 上的一个关系r 满足 F 时，r 就称为关系模式R（U，F）上的一个关系，R是关系的型，r 是关系的值，每个值称为R 的一个关系。 关系数据库模式： 一个数据库是由多个关系构成的。 一个关系数据库对应多个不同的关系模式，关系数据库模式是一个数据库中所有的关系模式的集合。它规定了数据库的全局逻辑结构。 关系数据库模式可以表示为： S = { Ri < Ui , Di , DOM , Fi > | i = 1,2,…, n } 3. 关系子模式 关系子模式是用户所用到的那部分数据的描述。 外模式是关系子模式的集合。 4. 存储模式 存储模式及内模式。 关系数据库理论的主要内容： （1）数据依赖。数据依赖起着核心的作用。 （2）范式。 （3）模式的设计方法。 如何设计一个合理的数据库模式： （1）与实际问题相结合。 泛关系模式：把现实问题的所有属性组成一个关系模式 泛关系：泛关系模式的实例称为泛关系。 泛关系模式中存在的问题： a 数据冗余 b 更新异常， c 插入异常 d 删除异常。
面向对象的数据库技术 肖阳辉 摘要：面向对象的数据库极有可能是数据库发展的方向，关系型数据库已显得力不从心，面向对象技术已经渗透到了数据库领域，把面向对象的方法和数据库技术结合起来可以使数据库系统的分析、设计最大程度地与人们对客观世界的认识相一致。面向对象数据库的技术机理并不高深，但它的设计思想却极有价值。论文关键词：关,键,词,数据库,面向对象,技术 随着应用的日趋复杂和智能化，传统的关系数据库的缺点一点点的暴露出来，人们迫切希望产生一种新的数据库解决方案来适应这些复杂需求。一种新的解决方案呼之欲出。而这个解决方案极有可能就是面向对象数据库技术。面向对象数据库的技术机理并不高深，但它的设计思想却极有价值。在传统的面向对象应用开发中，由于传统的关系数据库开发风格完全不同于面向对象风格，使得许多程序员难以从复杂的SQL编程中解脱出来（尽管已经有一些成熟的ORM技术框架，如Hibernate，但程序员仍需要做大量的数据库代码工作），从而也无法从实质上提高工作效率。 1、面向对象数据库技术概述 面向对象是当前计算机界关心的重点，面向对象是一种新的方法学，也是一种认知方法学。它是一种支持模块化设计和软件重用的实际可行的编程方法，它把程序间的逻辑活动建立在对象间的消息传递之上，且设计上更加符合现实世界，更加自然，所以面向对象方法得到了更广泛的应用。 面向对象数据库系统是为了满足新的数据库应用需要而产生的新一代数据库系统。在数据库中提供面向对象的技术是为了满足特定应用的需要。随着许多基本设计应用(如MACD和ECAD)中的数据库向面向对象数据库的过渡，面向对象思想也逐渐延伸到其它涉及复杂数据的应用中，其中包括辅助软件工程(CASE)、计算机辅助印刷(CAP)和材料需求计划(MRP)。这些应用如同设计应用一样在程序设计方面和数据类型方面都是数据密集型的，它们需要识别于类型关系的存储技术，并能对相近数据备份进行调整。 还有许多应用要求多媒体数据库。它们要求以集成方式和文本或图形信息一起处理关系数据，这些应用包括高级办公室系统的其它文档管理系统。 面向对象数据库从面向程序设计语言的扩充着手使之成为基于面向对象程序设计语言的面向对象数据库。例如：ONTOS、ORION等，它们均是C++的扩充，熟悉C++的人均能很方便地掌握并使用这类系统。 面向对象数据库研究的另一个进展是在现有关系数据库中加入许多纯面向对象数据库的功能。在商业应用中对关系模型的面向对象扩展着重于性能优化，处理各种环境的对象的物理表示的优化和增加SQL模型以赋予面向对象特征。如UNISQL、O2等，它们均具有关系数据库的基本功能，采用类似于SQL的语言，用户很容易掌握。 2．面向对象数据库的优点 面向对象数据库是数据库技术与面向对象程序设计方法相结合的产物，由于同是面向对象方法学，所以其具有了所有面向对象的优点。同时，由于数据库主要操作的是集合（而不是单个数据），所以其又具有自身的特点和优点。 （1）提高数据库开发效率
关系数据库逻辑设计(一) (总分：116.98，做题时间：90分钟) 一、选择题(总题数：37，分数：37.00) 1.数据库逻辑设计的依据不包括______。 A) 概念模型 B) 安全性要求 C) 数据约束 D) 功能模型 （分数：1.00） A. B. C. D. √ 解析：[解析] 数据库逻辑设计的依据是数据库概念设计的结果，包括概念数据模型、数据处理要求、数据约束、安全性要求及DBMS的相关信息，因此本题答案为D。 2.以下关于数据库逻辑设计叙述错误的是______。 A) 数据库逻辑设计是面向机器世界的 B) 这个阶段将按照数据库管理系统支持的数据模型来组织和存储数据 C) 目标是得到实际的数据库管理系统可处理的数据库模式，并做到数据结构合理 D) 包括定义和描述数据库的局部逻辑结构、数据之间的关系、数据完整性及安全性要求等 （分数：1.00） A. B. C. D. √ 解析：[解析] 数据库逻辑设计包括定义和描述数据库的全局逻辑结构、数据之间的关系、数据完整性及安全性要求等。因此本题答案为D。 3.在关系数据库设计中，设计关系模式是数据库设计中哪个阶段的任务______。 A) 逻辑设计阶段 B) 概念设计阶段 C) 物理设计阶段 D) 需求分析阶段 （分数：1.00） A. √ B. C. D. 解析：[解析] 关系数据模型是常用的逻辑数据模型，所以设计关系模式是数据库设计中逻辑设计阶段的任务，因此本题答案为A。 4.对于关系的主码必须满足的条件，有下列说法： Ⅰ．一个关系中的主码属性或属性组能函数决定该关系中的所有其他属性 Ⅱ．一个关系中的主码属性不能与其他关系中的主码属性重名 Ⅲ．在一个关系中，一个主码属性的任一真子集都不能函数决定其他属性
第四章关系数据库设计理论练习题 一、选择题 1、关系规范化中的删除操作异常是指①A，插入操作异常是指②D 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、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、插入异常、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。 3、假设关系模式R（A，B）属于3NF，下列说法中（）是正确的。 A、R一定消除了插入和删除异常； B、R仍可能存在一定的插入和删除异常; C、R一定属于BCNF； D、A和C都是. 4、关系模式的分解 A、唯一 B、不唯一. 5、设有关系W（工号，姓名，工种，定额），将其规范化到第三范式正确的答案是（） A、W1（工号，姓名），W2（工种，定额）； B、W1（工号，工种，定额），W2（工号，姓名）； C、W1（工号，姓名，工种），W2（工种，定额）; D、以上都不对. 6、设学生关系模式为：学生（学号，姓名，年龄，性别，平均成绩，专业），则该关系模式的主键是（） A、姓名； B、学号，姓名； C、学号; D、学号，姓名，年龄. 7根据数据库规范化理论，下面命题中正确的是（） A、若R∈2NF,则R∈3NF B、若R∈1NF,则R不属于BCNF C、若R∈3NF,则R∈BCNF D、若R∈BCNF,则R∈3NF 8、关系数据库设计理论中，起核心作用的是 A、范式； B、模式设计； C、函数依赖; D、数据完整性. 9、设计性能较优的关系模设称为规范化，规范化的主要理论依据是（） A、关系规范化理论; B、关系运算理论；
面向对象数据库系统（Object Oriented Data Base System，简称OODBS）是数据库技术与面向对象程序设计方法相结合的产物。 对于OO数据模型和面向对象数据库系统的研究主要体现在：研究以关系数据库和SQL为基础的扩展关系模型；以面向对象的程序设计语言为基础，研究持久的程序设计语言，支持OO模型；建立新的面向对象数据库系统，支持OO数据模型。 面向对象程序设计方法是一种支持模块化设计和软件重用的实际可行的编程方法。它把程序设计的主要活动集中在建立对象和对象之间的联系（或通信）上，从而完成所需要的计算。一个面向对象的程序就是相互联系（或通信）的对象集合。面向对象程序设计的基本思想是封装和可扩展性。 面向对象数据库系统支持面向对象数据模型（以下简称OO模型）。即面向对象数据库系统是一个持久的、可共享的对象库的存储和管理者；而一个对象库是由一个OO模型所定义的对象的集合体。 一个OO模型是用面向对象观点来描述现实世界实体（对象）的逻辑组织、对象间限制、联系等的模型。一系列面向对象核心概念构成了OO模型的基础。概括起来，OO模型的核心概念有如下一些: （1）对象（Object）与对象标识OID（Object IDentifier） 现实世界的任一实体都被统一地模型化为一个对象，每个对象有一个唯一的标识，称为对象标识（OID）。 （2）封装（Encapsulation） 每一个对象是其状态与行为的封装，其中状态是该对象一系列属性（Attribute）值的集合，而行为是在对象状态上操作的集合，操作也称为方法（Method）。 （3）类（C1ass） 共享同样属性和方法集的所有对象构成了一个对象类（简称类），一个对象是某一类的一个实例（instance）。 （4）类层次（结构） 在一个面向对象数据库模式中，可以定义一个类（如C1）的子类（如C2），类Cl 称为类C2的超类（或父类）。子类（如C2）还可以再定义子类（如C3）。这样，面向对象数据库模式的一组类形成一个有限的层次结构，称为类层次。 （5）消息（Message） 由于对象是封装的，对象与外部的通信一般只能通过显式的消息传递，即消息从外部传送给对象，存取和调用对象中的属性和方法，在内部执行所要求的操作，操作的结果仍以消息的形式返回。 OODB语言用于描述面向对象数据库模式，说明并操纵类定义与对象实例。OODB语言主要包括对象定义语言（ODL）和对象操纵语言（OML），对象操纵语言中一个重要子集是对象查询语言（OQL）。OODB语言一般应具备下述功能： （1）类的定义与操纵 面向对象数据库语言可以操纵类，包括定义、生成、存取、修改与撤销类。其中类的定义包括定义类的属性、操作特征、继承性与约束等。 （2）操作/方法的定义 面向对象数据库语言可用于对象操作/方法的定义与实现。在操作实现中，语言的命令
目录 一Codd的RDBMS12法则——RDBMS的起源 二关系型数据库设计阶段 三设计原则 四命名规则 数据库设计，一个软件项目成功的基石。很多从业人员都认为，数据库设计其实不那么重要。现实中的情景也相当雷同，开发人员的数量是数据库设计人员的数倍。多数人使用数据库中的一部分，所以也会把数据库设计想的如此简单。其实不然，数据库设计也是门学问。 从笔者的经历看来，笔者更赞成在项目早期由开发者进行数据库设计（后期调优需要DBA）。根据笔者的项目经验，一个精通OOP和ORM的开发者，设计的数据库往往更为合理，更能适应需求的变化，如果追其原因，笔者个人猜测是因为数据库的规范化，与OO的部分思想雷同（如内聚）。而DBA，设计的数据库的优势是能将DBMS的能力发挥到极致，能够使用SQL和DBMS实现很多程序实现的逻辑，与开发者相比，DBA优化过的数据库更为高效和稳定。如标题所示，本文旨在分享一名开发者的数据库设计经验，并不涉及复杂的SQL语句或DBMS使用，因此也不会局限到某种DBMS产品上。真切地希望这篇文章对开发者能有所帮助，也希望读者能帮助笔者查漏补缺。 一 Codd的RDBMS12法则——RDBMS的起源 Edgar Frank Codd（埃德加·弗兰克·科德）被誉为“关系数据库之父”，并因为在数据库管理系统的理论和实践方面的杰出贡献于1981年获图灵奖。在1985年，Codd 博士发布了12条规则，这些规则简明的定义出一个关系型数据库的理念，它们被作为所有关系数据库系统的设计指导性方针。 1. 信息法则关系数据库中的所有信息都用唯一的一种方式表示——表中的值。 2. 保证访问法则依靠表名、主键值和列名的组合，保证能访问每个数据项。 3. 空值的系统化处理支持空值（NULL），以系统化的方式处理空值，空值不依赖于数据类型。 4. 基于关系模型的动态联机目录数据库的描述应该是自描述的，在逻辑级别上和普通数据采用同样 的表示方式，即数据库必须含有描述该数据库结构的系统表或者数据库描述信息应该包含在用 户可以访问的表中。 5. 统一的数据子语言法则一个关系数据库系统可以支持几种语言和多种终端使用方式，但必须至少 有一种语言，它的语句能够一某种定义良好的语法表示为字符串，并能全面地支持以下所有规 则：数据定义、视图定义、数据操作、约束、授权以及事务。（这种语言就是SQL) 6. 视图更新法则所有理论上可以更新的视图也可以由系统更新。 7. 高级的插入、更新和删除操作把一个基础关系或派生关系作为单个操作对象处理的能力不仅适应 于数据的检索，还适用于数据的插入、修改个删除，即在插入、修改和删除操作中数据行被视 作集合。 8. 数据的物理独立性不管数据库的数据在存储表示或访问方式上怎么变化，应用程序和终端活动都 保持着逻辑上的不变性。 9. 数据的逻辑独立性当对表做了理论上不会损害信息的改变时，应用程序和终端活动都会保持逻辑 上的不变性。 10. 数据完整性的独立性专用于某个关系型数据库的完整性约束必须可以用关系数据库子语言定 义，而且可以存储在数据目录中，而非程序中。
目录 一 Codd的RDBMS12法则——RDBMS的起源 二关系型数据库设计阶段 三设计原则 四命名规则 数据库设计，一个软件项目成功的基石。很多从业人员都认为，数据库设计其实不那么重要。现实中的情景也相当雷同，开发人员的数量是数据库设计人员的数倍。多数人使用数据库中的一部分，所以也会把数据库设计想的如此简单。其实不然，数据库设计也是门学问。 从笔者的经历看来，笔者更赞成在项目早期由开发者进行数据库设计（后期调优需要DBA）。根据笔者的项目经验，一个精通OOP和ORM的开发者，设计的数据库往往更为合理，更能适应需求的变化，如果追其原因，笔者个人猜测是因为数据库的规范化，与OO的部分思想雷同（如内聚）。而DBA，设计的数据库的优势是能将DBMS的能力发挥到极致，能够使用SQL和DBMS实现很多程序实现的逻辑，与开发者相比，DBA优化过的数据库更为高效和稳定。如标题所示，本文旨在分享一名开发者的数据库设计经验，并不涉及复杂的SQL语句或DBMS使用，因此也不会局限到某种DBMS产品上。真切地希望这篇文章对开发者能有所帮助，也希望读者能帮助笔者查漏补缺。 一?Codd的RDBMS12法则——RDBMS的起源 Edgar Frank Codd（埃德加·弗兰克·科德）被誉为“关系数据库之父”，并因为在数据库管理系统的理论和实践方面的杰出贡献于1981年获图灵奖。在1985年，Codd 博士发布了12条规则，这些规则简明的定义出一个关系型数据库的理念，它们被作为所有关系数据库系统的设计指导性方针。 1.信息法则?关系数据库中的所有信息都用唯一的一种方式表示——表中的值。 2.保证访问法则?依靠表名、主键值和列名的组合，保证能访问每个数据项。 3.空值的系统化处理?支持空值（NULL），以系统化的方式处理空值，空值不依赖于数据类型。 4.基于关系模型的动态联机目录?数据库的描述应该是自描述的，在逻辑级别上和普通数据采用同样 的表示方式，即数据库必须含有描述该数据库结构的系统表或者数据库描述信息应该包含在用 户可以访问的表中。 5.统一的数据子语言法则?一个关系数据库系统可以支持几种语言和多种终端使用方式，但必须至少 有一种语言，它的语句能够一某种定义良好的语法表示为字符串，并能全面地支持以下所有规 则：数据定义、视图定义、数据操作、约束、授权以及事务。（这种语言就是SQL) 6.视图更新法则?所有理论上可以更新的视图也可以由系统更新。 7.高级的插入、更新和删除操作?把一个基础关系或派生关系作为单个操作对象处理的能力不仅适应 于数据的检索，还适用于数据的插入、修改个删除，即在插入、修改和删除操作中数据行被视 作集合。 8.数据的物理独立性?不管数据库的数据在存储表示或访问方式上怎么变化，应用程序和终端活动都 保持着逻辑上的不变性。 9.数据的逻辑独立性?当对表做了理论上不会损害信息的改变时，应用程序和终端活动都会保持逻辑 上的不变性。 10.数据完整性的独立性?专用于某个关系型数据库的完整性约束必须可以用关系数据库子语言定 义，而且可以存储在数据目录中，而非程序中。
图书销售 建立某中小型书店图书销售管理信息系统的数据库。 1. 基本需求分析 1）组织结构 对组织结构的分析有助于分析业务范围与业务流程。书店的组织结构如图三所示。 图三书店组织结构简图 其中，书库是保存图书的地方；购书/服务部负责采购计划、读者服务、图书预订等业务；售书部负责图书的销售。财务部负责资金管理；人事部负责员工管理与业务考核。 2）业务分析 对于信息处理系统来说，划分系统边界很重要，即哪些功能由计算机来完成，哪些工作在计算机外完成。这些要通过业务分析确定。同时，业务流程中涉及的相关数据也通过业务分析得到归类和明确。在业务分析的基础上，确定数据流图和数据字典。 本系统主要包含以下业务内容。 ①进书业务。事先采购员根据订书单采购图书。然后将图书入库，同时登记相应的图书入库数据。 本项业务涉及的数据单据和表格有：进书单（包括进书单编号、日期、金额、经手人等）和进书单细目（一个进书单可能有若干种图书。进书单的细目数据包括每种图书的信息、定价、进价或折扣，数量），以及书库账本（图书信息、库存数量、价格等）。 ②售书业务。售书员根据读者所购图书填写售书单（如图四所示）。同时，修改库存信息。
本项业务涉及和产生的数据表格有：售书单（包括售书单编号、售书日期、金额、员工）、售书细目（一个售书单可能有若干种图书。售书细目包括该次售书的书籍编号、售出数量、折扣、售出价格等），以及书库账本。 图四售书单样式 ③图书查询服务业务。根据读者要求，提供本书店特定的图书及库存信息。 本项业务涉及的主要数据是书库账本。 ④综合管理业务。包括进书信息、销售信息、库存信息的查询、汇总和报表输出。 本项业务涉及所有的进书数据、销售数据和库存数据等。 3）处理的数据 上面的分析将本系统的业务归纳为4项。在业务分析的基础上，应该画出系统的数据流图。整个系统的分层数据流图将揭示一个系统内全部的数据项、数据结构、数据存储以及对数据的加工处理功能。在此基础上就可以建立系统的数据字典。本书不讨论数据流图和完整的数据字典规范等内容，仅对最后建立数据库所需要的数据进行分析说明。 在上述4项业务中涉及到的业务数据包括：进书数据、库存数据、销售数据。在这些数据中又涉及到图书数据、员工数据等，而图书数据与出版社有关，员工与部门有关。 因此，将所有数据进行归类分析，书店销售管理信息系统要处理的数据应该包括：
第4章关系数据库设计理论 选择题答案： (1) A (2) B (3) B (4) A (5) D (6) B (7) C (8) B (9) B (10) C (11) D (12) A (13) D (14) D (15) B (16) B (17) D (20) C (21) C (23) A (26) B (27) B (28) B (29) B (30) B (31) D (33) B B D 一、选择题： 1. 为了设计出性能较优的关系模式，必须进行规范化，规范化主要的理论依据是（）。 A. 关系规范化理论 B. 关系代数理论C．数理逻辑 D. 关系运算理论 2. 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：每一个属性都是（）。 A. 长度不变的 B. 不可分解的 C．互相关联的 D. 互不相关的 3. 已知关系模式R（A，B，C，D，E）及其上的函数相关性集合F＝{A→D，B→C ，E→A }，该关系模式的候选关键字是（）。 A.AB B. BE C.CD D. DE 4. 设学生关系S（SNO，SNAME，SSEX，SAGE，SDPART）的主键为SNO，学生选课关系SC（SNO，CNO，SCORE）的主键为SNO和CNO， 则关系R（SNO，CNO，SSEX，SAGE，SDPART，SCORE）的主键为SNO和CNO，其满足（）。 A. 1NF B.2NF C. 3NF D. BCNF 5. 设有关系模式W（C，P，S，G，T，R），其中各属性的含义是：C表示课程，P表示教师，S表示学生，G表示成绩，T表示时间，R表示教室，根据语义有如下数据依赖集：D={ C→P，（S，C）→G，（T，R）→C，（T，P）→R，（T，S）→R }，关系模式W的一个关键字是（）。 A. （S，C） B. （T，R） C. （T，P） D. （T，S） 6. 关系模式中，满足2NF的模式（）。 A. 可能是1NF B. 必定是1NF C. 必定是3NF D. 必定是BCNF 7. 关系模式R中的属性全是主属性，则R的最高范式必定是（）。 A. 1NF B. 2NF C. 3NF D. BCNF 8. 消除了部分函数依赖的1NF的关系模式，必定是（）。 A. 1NF B. 2NF C. 3NF D. BCNF 9. 如果A－>B ,那么属性A和属性B的联系是（）。 A. 一对多 B. 多对一C．多对多 D. 以上都不是 10. 关系模式的候选关键字可以有1个或多个，而主关键字有（）。 A. 多个 B. 0个 C. 1个 D. 1个或多个 11. 候选关键字的属性可以有（）。 A. 多个 B. 0个 C. 1个 D. 1个或多个 12. 关系模式的任何属性（）。 A. 不可再分 B. 可以再分 C. 命名在关系模式上可以不唯一 D. 以上都不是 13. 设有关系模式W（C，P，S，G，T，R），其中各属性的含义是：C表示课程，P表示教师，S表示学生，G表示成绩，T表示时间，R表示教室，根据语义有如下数据依赖集：D={ C→P，（S，C）→G，（T，R）→C，（T，P）→R，（T，S）→R }，若将关系模式W分解为三个关系
数据库设计实例 数据库设计是数据库应用系统设计的一个组成部分，其核心是针对于特定的应用环境，设计合理的数据模型，创建数据库及其应用系统，使之能够有效地存储和处理数据，以满足用户的应用需求。从实用角度出发，数据库设计可分为如下几个步骤： 第一步：创建概念数据模型 ◆确定实体和关系 ◆确定属性 ◆规化数据 第二步：生成物理数据模型 第三步：验证设计 为便于学习者理解和掌握，下面结合具体的实例来讲解和展示数据库设计的详细过程。假定我们要开发一个小型的ERP系统，以管理公司部资源，其应用业务场景描述如下： v512工作室由IT业界专业人士组成，在提供高端IT培训业务的同时，还自主制作并免费发布大量公益性学习资源，工作室以公司形式运营，目前共拥有18名员工，这些员工分属于4个部门，且员工之间存在上下级管理关系。计划将来根据业务的发展设立更多的部门，聘用更多的员工。为保证质量，工作室对其成员的各项专业技能进行了级别评定。 8.5.1 确定实体和关系 1. 确定高级别的活动 要确定本ERP系统数据库设计中的实体和实体间关系，首先应明确要基于该数据库执行的高级别活动，这里所谓的高级别活动是指从用户的视角出发，确定本数据库设计中系统所涉及到的业务活动。比如，存储和维护员工的个人信息等。 在前述的应用业务场景中，v512工作室需要考虑的高级别活动包括： -聘用新员工 -解雇现有员工 -维护员工的个人信息 -增设新部门 -裁撤现有部门 -维护部门信息 -维护工作室业务相关的技能信息 -维护各员工的业务技能掌握情况 2. 确定实体 接下来要确定的是，针对上述的高级别活动需要记录和维护有关哪些事物的信息，这些事物将被转换为实体。其中，员工相关信息可抽象为“Employee”实体、部门相关信息可抽象为“Department”实体、技能相关信息抽象为“Skill”实体，为规和方便起见，这些实体均采用英文命名，并尽量在名称中体现其含义。 3. 确定关系 进一步对上述高级活动进行分析，以确定实体间存在何种关系。具体包括： -Employee-Department实体之间存在隶属关系 员工必须且只能隶属于某一个特定的部门，一个部门可以包含0～多名员工，此为一对多关系。 这种从两个方向上对同一个关系的细化描述被称为关系的角色，每个关系都对应两种角色。
数据库课程设计报告 教学管理系统 数据库设计 课程设计题目教学管理系统学院软件学院 班级软件技术四班年级2013级 姓名彭超李新徐彤（2014 年11月）
用5行左右的文字对系统进行简要介绍 对教学管理信息统一规范整理，实现各种信息的自动管理。为便于信息的查询，找出各种信息的关联性，根据各种需求设计出合理的报表。 减轻教学日常信息管理的负担，方便学生、教师查询信息和学校对所有信息的管理。以简单便捷的操作获取详尽的信息。 一、数据需求分析 某学校设计学生教学管理系统。学生实体包括学号、姓名、性别、生日、民族、籍贯、简历、登记照，每名学生选择一个主修专业，专业包括专业编号、名称和类别，一个专业属于一个学院，一个学院可以有若干个专业。学院信息要存储学院号、学院名、院长。教学管理还要管理课程表和学生成绩。课程表包括课程号、课程名、学分，每门课程由一个学院开设。学生选修的每门课程获得一个成绩。另外，为了管理教师教学安排，教师包括编号、姓名、年龄、职称，一个教师只能属于一个学院，一名教师可以上若干门课程，一门课程可以有多名老师来上，每个教师所上的每门课都有一个课堂号和课时数。 本系统数据字典如下： 数据项表
数据流 数据流表 二、概念结构设计 1．首先确定系统中的实体 从以上数据需求可以看出，系统共包括5个实体：学生、专业、学院、教师、课程。
2．再确定系统中实体间的关系 根据数据需求描述推出：专业与学生是1对多关系；学生与课程是多对多关系；课程与老师是多对多关系；课程与学院是多对1关系；学院与专业是1对多关系；学院与教师是1对多关系。 3．转化成E-R图 图1 实体-属性图 图2 教学管理ER图 三、逻辑结构设计
114801班 数据库综合题设计实例 一、问题描述：某集团公司拥有多个大型连锁商场，公司需要构建一个数据库系统以方便管理其业务运作活动 ? 需求分析结果： ? 1、商场需要记录的信息包括：商场编号（编号唯一）、商场名称、地址和联系电话； ? 2、每个商场包含有不同的部门，部门需要记录的信息包括：部门编号（编号唯一）、 部门名称、位置分布和联系电话； ? 3、每个部门雇佣多名员工处理日常事务，每个员工只能隶属于一个部门，员工需 要记录的信息包括：员工编号（编号唯一）、姓名、岗位、电话号码和工资； ? 4、每个部门的员工中有一名是经理，每个经理只能管理一个部门，系统需要记录 每个经理的任职时间。 1、E-R 图 2、关系模式 ? 商场（商场编号，商场名称，地址，联系电话） ? 部门（部门编号，部门名称，位置分布，联系电话，商场编号） – 外键：商场编号 ? 员工（员工编号，员工姓名，岗位，电话号码，工资，部门编号） – 外键：部门编号 ? 经理（员工编号，任职时间） – 外键：员工编号 ? 为使商场有紧急任务时能联系到轮休的员工，要求每位员工必须登记且只能登记一 位紧急联系人的姓名和联系电话，不同的员工可以登记相同的紧急联系人，则在E-R 图中还需添加的实体是什么？该实体和图中的员工存在什么样的联系（联系类型）。给出该实体的关系模式。 ? 紧急联系人，1：n 商场 经理 部门 员工 联系1 联系2 联系3 联系4 1 m n 1 m 1 1 1
? 紧急联系人（员工编号，姓名，联系电话） 二、问题描述：某公司拟开发一多用户电子邮件客户端系统，部分功能的初步需求分析结果如下： ? （1）邮件客户端系统支持多个用户，用户的信息主要包括用户名和用户密码，且 系统的用户名不可重复。 ? （2）邮件帐号信息包括邮件地址及其相应的密码，一个用户可以拥有多个邮件地 址。 ? （3）一个用户可以拥有一个地址簿，地址簿信息包括联系人编号、姓名、电话、 单位地址、邮件地址1、邮件地址2、邮件地址3等信息。地址簿中的一个联系人只能属于一个用户，且联系人编号唯一标识一个联系人。 ? （4）一个邮件帐号可以含有多封邮件，一封邮件可以含有多个附件。邮件主要包 括邮件号、发件人地址、收件人地址、邮件状态、邮件主题、邮件内容、发送时间、接收时间。其中邮件号在整个系统内唯一标识一封邮件，邮件状态有已接收、待发送、已发送和已删除4种，分别表示邮件是属于收件箱、发件箱、已发送箱和废件箱。一封邮件可以发给多个用户。附件信息主要包括附件号、附件文件名、附件大小。一个附件只属于一封邮件，附件号仅在一封邮件内唯一。 2、E-R 图 3、关系模式 ? 用户（用户名，用户密码） ? 地址簿（用户名，联系人编号，姓名，电话，单位地址，邮件地址1，邮件地址2， 邮件地址3） – 外键：用户名 ? 邮件帐号（邮件地址，邮件密码，用户名） – 外键：用户名 ? 邮件（邮件号，发件人地址，收件人地址，邮件状态，邮件主题，邮件内容，发送 时间，接收时间） – 外键：发件人地址，收件人地址 ? 附件（邮件号，附件号，附件文件名，附件大小） – 外键：邮件号 地址簿 邮件帐 邮 件 附 件 用 户 拥有1 拥有2 属于 包含 1 1 1 m 1 1 m m
关系数据库设计（新授课教案七） 【教学目标】 1、能说出关系数据库设计中存在的问题 2、会背诵函数依赖、范式和模式分解等概念 3、能说出关系数据库设计的步骤 4、学会设计简单的关系数据库 5、知道E-R模型设计和关系模型的转换规则 【教学重点】 1、会背诵函数依赖、范式和模式分解等概念 2、能说出关系数据库设计的步骤 3、学会设计简单的关系数据库 【教学难点】 1、如何将一个不规范的关系模式分解为一个好的关系模式 2、能够判断各关系模式属于哪一个范式 【教学方法】 尝试教学法、讲授法、案例讲解法、分组讨论 教师采用尝试教学法，先让学生自学，教师讲解概念和练习，最后教师强调难点，在讲解过程采用了案例讲解法 【教学时间】 四课时 【教具教参】 1、教具：多媒体、课件 【教学过程】 第一课时 一、导入新课 教师使用大屏幕展示表6-1UN表和SG表、SD表、DM表 学生观察后回答以下问题： 1.系名和系主任重复出现，是否造成存储空间的严重浪费。 2.如果某个系刚成立，尚无学生或者有了学生但还没有选课，所以无法将该系的系名和系主任插入到该表中，怎么办？ 3.如果某个系的学生全部毕业了，删除该系学生及其选课信息的同时，会把系名和系主任的信息同时删除，这样有问题吗？ 教师根据学生的回答导出课题
二、讲授新课 （一）关系数据库设计中的问题 教师引导学生对比6-1UN表和SG表、SD表、DM表和6-3表 学生说出6-1UN表和SG表、SD表、DM表和6-3表有什么不同从以下几方面思考： 1、一个系有若干学生，但一个学生只属于一个系。 2、一个系只有一名系主任。 3、一个学生可以选修多门课程，每门课程可有若干学生选修。 4、每个学生学习每门课程后有一个成绩。 教师总结表UN、SG表、SD表DM表中的问题，导出关系数据库设计中易出现大的问题如下： 1、数据冗余：数据重复存放造成空间浪费。 2、插入异常：主键值为空或部分为空的记录是不能存入到表中的。 3、删除异常：删除一个信息的同时，会把其他的信息一起删除。 学生有不理解的地方，提出并一起探讨如下： 1、模式：UN(学号，课程号，成绩，系名，系主任) 教师提问：UN中存在多个实体型和联系，该关系模式好不好 2、改造分解为SD、DM和SG三个关系模式： SD(学号，系名) 学号为主键 DM(系名，系主任) 系名为主键 SG(学号，课程号，成绩) 学号，课程号为主键 教师提问：这种分解好！为什么？ 3、改造分解为SD、SM和SG三个关系模式： SD(学号，系名) 学号为主键 SM(学号，系主任) 学号为主键 SG(学号，课程号，成绩) 学号、课程号为主键 教师提问：这种分解好不好？为什么？ 第二课时 （二）．函数依赖 教师举例：函数系名=f（学好），成绩=f（学号，课程） 学生分析两个函数的关系之间各个值之间的关系 教师导出： 教师举例分析：例如，选课关系：SC(学号, 课程号，成绩)
面向对象数据库简介 数据模型是数据库系统的核心和基础。数据库系统的发展以数据模型为主线，以数据模型的进展为分代的主要依据。第一代数据库系统是支持层次和网状数据模型的数据库系统。第二代数据库系统是关系型数据库系统关系型数据库系统在商业领域取得巨大成功，已经成为数据处理应用的标准。然而，随着计算机技术的发展和应用的普及，人们要求数据库系统不仅能处理简单的数据类型，还要处理如图形、图像、音频、视频等更加复杂的信息。新一代面向对象的数据库系统是解决上述问题的有效途径。 在当今软件的世界里，面向对象技术一统天下，渗透到几乎所有软件设计领域、应用领域和工程领域。与此同时，在数据库领域中，虽然关系数据库占据了绝大部分的市场份额，Oracle、DB2、SQLServer、Infomix成为数据库中的霸主，但关系数据库究竟还是是数据的一种存储方式，它不属于面向对象领域。当以关系数据库为数据存储方式时，由于关系概念与面向对象概念是完全不同的两个概念，它们之间存在严重的“阻抗失谐（Impedance Mismatch）”。为了解决这个问题，面向对象技术和数据库技术自然而然开始交流和结合，应用上层的面向对象要求渗透到数据库，甚至是数据库底层，并开始影响未来数据库的发展。 1.关系数据库的存在的问题 1）关系数据库的局限性 关系型数据库有比我们想的更多的局限性。存储和表示一些相当普通的数据结构也是非常困难的。试想一条公交线路——简单，有序的一组站点。关系型数据库以无序的方式存放表，只有创建一个特殊的索引，才能提取有序的数据。对象数据库就没有这个问题，它有有序的数组，不需要索引——这种索引是因为关系数据结构的局限性而要求创建的人工索引。 另一个简单的例子是产品用料单。在制造系统中记录一个产品和它的组件。组件自身也许还有组件，组件的组件还有组件，以此类推。一个关系型数据表不能表达这种部件与部件的部件之间的关系。而这些关系却是重要的数据。查询一个产品数据库，它的所有组件应该是一目了然的。关系型数据库结构使得开发员花费很多的工作来回答这种简单的查询，非常的复杂、困难。与这个例子类似的
数据库设计实例分析 一、需求分析实例 现要开发高校图书管理系统。经过可行性分析和初步的需求调查，确定了系统的功能边界，该系统应能完成下面的功能： （1）读者注册。 （2）读者借书。 （3）读者还书。 （4）图书查询。 1、数据流图 顶层数据流图反映了图书管理系统与外界的接口，但未表明数据的加工要求，需要进一步细化。根据前面图书管理系统功能边界的确定，再对图书管理系统顶层数据流图中的处理功能做进一步分解，可分解为读者注册、借书、还书和查询四个子功能，这样就得到了图书管理系统的第0层数据流图 从图书管理系统第0层数据流图中可以看出，在图书管理的不同业务中，借书、还书、查询这几个处理较为复杂，使用到不同的数据较多，因此有必要对其进行更深层次的分析，即构建这些处理的第1层数据流图。下面的图8-7分别给出了借书、还书、查询子功能的第1层数据流图 2、数据字典 数据项 数据项名称：借书证号 别名：卡号 含义说明：惟一标识一个借书证 类型：字符型 长度：20 …… 数据结构 （1）名称：读者类别 含义说明：定义了一个读者类别的有关信息 组成结构：类别代码+类别名称+可借阅数量+借阅天数+超期罚款额 （2）名称：读者 含义说明：定义了一个读者的有关信息 组成结构：姓名+性别+所在部门+读者类型 （3）名称：图书 含义说明：定义了一本图书的有关信息 组成结构：图书编号+图书名称+作者+出版社+价格 ……
数据流 （1）数据流名称：借书单 含义：读者借书时填写的单据 来源：读者 去向：审核借书 数据流量：250份/天 组成：借书证编号+借阅日期+图书编号 （2）数据流名称：还书单 含义：读者还书时填写的单据 来源：读者 去向：审核还书 数据流量：250份/天 组成：借书证编号+还书日期+图书编号 …… 数据存储 （1）数据存储名称：图书信息表 含义说明：存放图书有关信息 组成结构：图书+库存数量 说明：数量用来说明图书在仓库中的存放数 （2）数据存储名称：读者信息表 含义说明：存放读者的注册信息 组成结构：读者+卡号+卡状态+办卡日期 说明：卡状态是指借书证当前被锁定还是正常使用 （3）数据存储名称：借书记录 含义说明：存放读者的借书、还书信息 组成结构：卡号+书号+借书日期+还书日期 说明：要求能立即查询并修改 …… 处理过程 （1）处理过程名称：审核借书证 输入：借书证 输出：认定合格的借书证 加工逻辑：根据读者信息表和读者借书证，如果借书证在读者信息表中存在并且没有被锁定，那么借书证是有效的借书证，否则是无效的借书证。 …… 二、概念结构设计实例 1．标识图书管理系统中的实体和属性 参照数据字典中对数据存储的描述，可初步确定三个实体的属性为： 读者：｛卡号，姓名，性别，部门，类别、办卡日期，卡状态｝ 读者类别：{类别代码，类别名称，可借阅天数、可借阅数量，超期罚款额}
第4章关系数据库设计理论第4章关系数据库设计理论 习题 一、选择题 1、C 2、B 3、C 4、C 5、A 6、B 7、A 8、B 9、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→Y为R上的一个函数依赖，若_对任意X的真子集X’,均无X’→Y 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→Y和Y→Z成立，若_Y不包含于X_且_Y→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→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。 111
数据库原理及应用 112 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Y 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 →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：X Y 。当X →Y 且Y →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 →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 →Y 为非平凡的函数依赖。 完全函数依赖与部分函数依赖：设有关系模式R （U ），U 是属性全集，X 和Y 是U 的子 集，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（Full Functional Dependency ）,记作X ?→?f Y 。如果对X 的某个真子集X '，有X '→Y ，则称Y 对X 部分函数依赖（Partial Functional Dependency ）,记作X ?→? p Y 。 传递函数依赖：设有关系模式R （U ），U 是属性全集，X ，Y ，Z 是U 的子集，若X →Y （Y X ），但Y X ，又Y →Z ，则称Z 对X 传递函数依赖（Transitive Functional Dependency ）,记作：X ?→? t Z 。 范式：在关系数据库的规范化过程中，为不同程度的规范化要求设立的不同的标准或准则称为范式（Normal Form ）。满足最低要求的叫第一范式,简称1NF 。在第一范式中满足进一步要求的为第二范式(2NF),其余以此类推。R 为第几范式就可以写成R ∈xNF （x 表示某范式名）。 当把某范式看成是满足该范式的所有关系模式的集合时，各个范式之间的集合关系可以表示为：5NF ?4NF ?BCNF ?3NF ?2NF ?1NF 。 一个低一级范式的关系模式，通过模式分解可以转换为若干个高一级范式的关系模式的集合，这种过程就叫规范化。 无损连接性：设R （X ，Y ，Z ），X 、Y 、Z 为不相交的属性集合，如果有X →Y 、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 等于两个分别含决定因素X 的投影关系（分别是R[X ，Y]与R[X ，Z]）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，这称作关系分解的无损连接性。 依赖保持性：设有关系模式R （U ，F ），Z ?U ，则Z 所涉及到的F 中所有函数依赖为F