数据库-关系模式的设计-规范化：关系模式规范化设计的基本思想

际情况和用户应用式
上面的规范化步骤可以在其中任何一步终止
4.5 规范化步骤 1NF2NF3NF…
①、把直接对码函数依赖的非主属性与决定它们的 码放在一个关系模式中。 ②、把造成传递函数依赖的决定因素连同被它们决 定的属性放在一个关系模式中。 ③、检查分解后的新模式，如果不是3NF，则继续 按照前面的方法进行分解，直至达到要求。 对于关系模式SD来说，系别直接依赖于主属性 学号，可将学号和系别放在一个关系模式中;系别 决定住址，系别是造成传递函数依赖的决定因素， 则将系别和住址放在另一个关系模式中;得到的分 解结果如下所示。 学生关系模式：S(学号，系别)。 系关系模式：D(系别，住址)。 关系S与D见表4-5和表4-6
对于关系模式SCD来说，成绩属性完全函数依赖
主属性学号和课程名，可将它们放在一个关系模 式中;属性住址和系别只依赖学号，可将它们放在 另一个关系模式中;则得到的分解结果如下所示。 学生和系关系模式：SD(学号，系别，住址)。 选课关系模式：SC(学号，课程名，成绩)。 关系SC与SD见表4-3和表4-4
消除不合适的数据依赖
的各关系模式达到某种程度的“分离”
采用“一事一地”的模式设计原则
让一个关系描述一个概念、一个实体或者实体 间的一种联系。若多于一个概念就把它“分离” 出去 所谓规范化实质上是概念的单一化
不能说规范化程度越高的关系模式就越好 在设计数据库模式结构时，必须对现实世界的实
这两个关系模式都不存在部分函数依赖，它 们都是第二范式。虽然消除了数据的插入异常， 但仍然存在其他存储问题，从关系模式SD包含了 学生和系两方面的信息来看，该模式仍然存在问 题，有待进一步分解，这就需要更高级别的范式。
4.3 第3范式（3NF）

常见问答1．试述数据库系统有哪些特点（特别是相对于文件系统）?2．简述关系的性质?3．数据库设计过程包括哪几个主要阶段？哪些阶段独立于数据库管理系统？哪些阶段依赖于数据库管理系统。

4．试述数据字典的含义和作用?5．简述你对数据模型的理解。

6．数据库应用系统的基本组成是什么？7．SQL语言具有什么功能?8．简述数据库概念设计的主要步骤。

9．数据库应用系统的开发分为哪几个阶段?10．简述域、笛卡尔积、元组之间的关系？11．什么是E-R图，E-R图的基本要素有哪些？12．数据库实施阶段的主要任务是什么？13．简述客户机/服务器系统结构由哪几个部分组成？14．什么是OO模型，OO模型的核心概念有哪些？15．简述两段锁协议的内容和含义？16．概念模型有什么特点？17．简述在SQL语言中，相关子查询的含义及处理过程？18．C/S环境下应用程序可分解为哪几个部分？19．简述客户机/服务器体系结构的数据库应用系统的基本思想。

20．分布式数据库系统有哪些特点？21．简述SQL语言的主要特点？22．在数据库的规范化理论中，什么是第三范式（3NF）、BC范式（BCNF）？23．简述数据库管理系统对数据库的保护是通过哪几方面实现的。

24．数据库系统的组成都包含什么？25．等值连接、自然连接之间有什么区别？26．试述由E-R图转换为关系模型的转换规则。

27．在OO技术与DB技术相结合过程中，采取了哪两条不同的途径？28．数据库设计包括哪几个阶段？数据库设计的各个阶段中，哪两个环节应重点对待，为什么？29．SQL视图的作用？30．简要介绍DB、DBMS、DBS间的关系?31. 联系的概念是什么？联系有几种类型？举例简述二元联系的几种具体情况。

32. 试写出2NF的定义。

当一个关系模式不是3NF时，会出现什么问题？33. 数据库的并发控制产生了哪些新的问题，主要原因是什么？采用什么的方法机制是什么？34. 关系模型必须遵循哪三类完整性规则？分别说明这些规则的含义和实现方法。

规范化的必要性
❖ 关系模式的简化定义 ❖ 数据依赖 ❖ 数据依赖对关系模式影响
关系模式的简化定义
关系模式由五部分组成，即它是一个五元组：
R(U, D, DOM, F)
R： 关系名 U： 组成该关系的属性名集合 D： 属性组U中属性所来自的域 DOM： 属性向域的映象集合 F： 属性间数据的依赖关系集合
第三范式 （3NF）
➢ 采用投影分解法将一个2NF的关系分解为多个3NF的 关系，可以在一定程度上解决原2NF关系中存在的插入异 常、删除异常、数据冗余度大、修改复杂等问题。
➢ 将一个2NF关系分解为多个3NF的关系后，仍然不能 完全消除关系模式中的各种异常情况和数据冗余。
关系模式的规范化
1. 规范化的必要性 2. 规范化 3. 小结
数据依赖对关系模式的影响
把这个单一模式分成3个关系模式： S（Sno，Sdept，Sno → Sdept） SC（Sno，Cno，Grade，（Sno，Cno） → Grade） DEPT（Sdept，Mname，Sdept→ Mname）
关系模式的规范化
1. 规范化的必要性 2. 规范化 3. 小结
➢ 分解后的关系模式S-D与D-L中不再存在传递依赖
第三范式（3NF）
S-D的码为Sno， D-L的码为Sdept
S-D
D-L
Sno
Sdept
Sdept
Sloc
S-L(Sno , Sdept , Sloc) ∈ 2NF
S-L(Sno , Sdept , Sloc) ∈ 3NF S-D(Sno ，Sdept) ∈ 3NF D-L(Sdept ， Sloc)∈ 3NF
关系模式的简化表示
➢ 关系模式R（U, D, DOM, F）

1 NF 消除非主属性对码的部分函数依赖 2 NF 消除非主属性对码的传递传递依赖 3 NF 消除决定因素不含码 BCNF 消除多值依赖
化 步二 骤、 关 系 模 式 的 规 范
2.4 关系模式的规范化
4NF
范 式 的 类 型
2.0 范式和关系的
（一）第一范式（1NT） 1. 定义：如果一个关系模式R的所有属性都是不可再分的基本 数据项，则R∈1NF。 例如：
2.3 第三范式
学生A(学号，姓名，系号，系主任)
t 2NF中消除传递 依赖就属于3NF
学生(学号，姓名，系号)
系(系号,系主任)
3NF中既无部分依赖,又无传递依赖
选课(学号，课号，成绩) 学生(学号，姓名，系号) 系 (系号，系主任) 学号 成绩 课号
姓名 学号 系号 系号 学号
姓名 系号 系主任
2.1 第一范式
学生(学号，课号，姓名，系号，系主任，成绩）
姓名
学号
成绩
课号
系号
系主任
（二）第二范式（2NT） 1. 定义：如果R∈1NF,在R中消除了部分依赖，则
R∈2NF。例如：
2. 将1NF升级为2NF 将1NF中的部分函数依赖消除后，就属于2NF是，例如： 学生（学号，姓名，系号，系主任） 选课（学号，课号，成绩）
1.关系模式中的数据依赖（f, p,t ) 2.范式（1NF，2NF，3NF）
3.关系模式的规范化（3NF）
数据库设计的任务
1 .结构设计：设计出合理规范的数据库(冗
余小，数据共享，数据独立，完整性规则，
规范到3NF、BCNF、4NF） 2. 行为设计：设计出操作 灵活方便，功能强，数据安 全的用户界面（程序）

记作： Sname Sdept
.
13
几个术语和符号
如果 X→Y，则 X 叫做决定因素（Determinant） 如果 X→Y ， Y → X ，则记作： X ←→ Y
如果Y不函数依赖于X，则记作： X→Y
.
14
二、平凡函数依赖与非平凡函数依赖 如果 X→Y，但 Y X，则称 X→Y 是非平凡的函数 依赖
关系模式的规范化：解决插入、删除和更 新异常，尽量消除数据冗余，消除不合适 的数据依赖
这就要求关系模式应该满足一定的条件
关系模式满足不同的条件，称为不同的范 式
.
30
1NF范式
如果关系模式R的所有属性都是不可再分解 的，则称R属于第一范式，简称1NF，记做 R∈1NF。
满足1NF的关系为规范化的关系，否则为非规 范化的关系
U，则【1】为F所逻辑蕴含
XZ->ZY 2008.09 3、下列关于部分函数依赖的叙述中，哪条是正确的？ A、若X->Y,且存在Y的真子集Y’,X->Y’,则Y对X部分函数依赖 B、若X->Y,且存在Y的真子集Y’,X->Y’,则Y对X部分函数依赖 C、若X->Y,且存在X的真子集X’，X’->Y,则Y对X部分函数依赖 D、若X->Y,且存在X的真子集X’，X’->Y,则Y对X部分函数依赖
CNAME 机械设计 高等数学 管道工程 数据结构
.
6
该关系模式可能出现如下 问题：
异常（多个记录更新，刘宏
容易产生数据不一致） 王明
插入异常：TNAME,CNO码， 李红
某个教师没上课，CNO为
空，不能插入）
ADDRESS CNO 18栋302 043
21栋503 056 18栋302 041 17栋503 002

关系模式规范化
概要：本文介绍了关系模式规范化的概念，原则以及实施方式。

在任何形式的软件系统开发中，规范化都是非常重要的一环。

合理有效地维护数据库和关系数据结构，是各个数据库系统有效运行的必要前提。

本文探讨的主题就是关系模式规范化，以便为数据库系统的性能和功能提供更高的水平。

关系模式规范化意味着关系模式（也称为概念模型）中的实体及其属性之间存在一种规范性结构。

这种结构对定义概念模型中的实体之间的关系具有重要作用。

规范化的过程涉及将概念模型解构为基本结构的过程，其中各个实体的属性被抽象为子集。

利用此过程称为规范化，也就是将条件分解成较低的层次，以在实体之间建立一种标准的关系。

使用规范化的模型有许多优势，包括减少数据冗余、减少必要的输入及更新数据所需的多余步骤，简便化查询和保持数据准确性等等。

这些优势提供了处理庞大数据集资源的有效方法，确保数据可靠性和一致性以及减少维护成本和提高数据库效能。

有两类方法可以使用来实施关系模式规范化，简称两种规范。

第一种是第一范式，也就是1NF，它要求所有实体的属性均为原子的，也就是不可分解的。

此外，每个实体的属性不能有重复的值。

此外，实体之间必须存在关联关系。

第二种规范是第二范式，
必须要求具有唯一决定性的属性。

该范式要求在引用某些属性的情况下，数据库能够唯一决定实体的标识符，从而排除了任何重复记录。

最后，规范化有一定程度上降低了实现数据库系统效率和功能的难度。

只要运用规范化的原则，就可以使设计的关系模式更能够满足业务系统的需要，而不会有可能出现的错误。

3. 完全函数依赖与部分函数依赖
完全函数依赖： 在关系模式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完全函数依赖于X， 记作X f Y。 部分函数依赖： 若X→Y，但Y不完全函数依赖于X，则称Y部分函数依 p Y。 赖于X，记作X



例8： 学生(学号，姓名，所在系，系主任姓名，课程号，成绩) 学生关系模式存在的部分函数依赖： p (学号，课程号) 姓名 p 所在系 (学号，课程号) p (学号，课程号) 系主任姓名
教师姓 名
李林 78号
住址
课程号
C1
课程名
N1
李林
李林 汪佳 吴仪
78号
78号 59号 79号
C2
C3 C4 C5
N2
N3 N4 N5
师帆
76号
C6
N6

⑷当执行数据插入时，DB中的数据不能产生插入 异常现象 所谓“插入异常”是指希望插入的信息由于不 能满足数据完整性的某种要求而不能正常地被 插入到DB中的异常问题。 比如:上例中插入一个尚未安排授课的新进教师 信息. 原因： 因多种信息混合放在一个表中，可能造成因一 种信息被捆绑在其他信息上而产生的信息之间 相互依附存储的问题，使得信息不能独立插入。
第4章
关系数据库(RDB)规范化理论
4.1 关系模式规范化的必要性 4.2 数值依赖 4.3 范式与规范化 、关系分解原则






RDB规范化理论的目的是要设计“好的”RDB模式。要设计 好的关系模式，必须是关系满足一定的约束条件，此约束 形成了规范。 范式(Normal Form)：衡量DB规范的层次或深度，DB规范化 层次由范式来决定。简记作NF. 根据关系模式满足的不同性质和规范化的程度，将关系模 式分为第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)、 BC范式、第四范式(4NF)、第五范式(5NF)，范式越高规范 化程度越高。 规范化：低级关系模式通过模式分解转换为若干高级范式 的关系模式集合的过程。 规范化是在RDB中减少数据冗余的过程。

第4章关系数据库规范化理论数据库设计的一个最基本的问题是怎样建立一个合理的数据库模式，使数据库系统无论是在数据存储方面，还是在数据操作方面都具有较好的性能。

什么样的模型是合理的模型，什么样的模型是不合理的模型，应该通过什么标准去鉴别和采取什么方法来改进，这是在进行数据库设计之前必须明确的问题。

为使数据库设计合理可靠、简单实用，长期以来，形成了关系数据库设计理论，即规范化理论。

它是根据现实世界存在的数据依赖而进行的关系模式的规范化处理，从而得到一个合理的数据库设计效果。

本章首先说明关系规范化的作用，接着引入函数依赖和范式等基本概念，然后介绍关系模式等价性判定和模式分解的方法，最后简要介绍两种数据依赖的概念。

4.1 关系规范化的作用4.1.1问题的提出从前面的有关章节可知，关系是一张二维表，它是涉及属性的笛卡尔积的一个子集。

从笛卡尔积中选取哪些元组构成该关系，通常是由现实世界赋予该关系的元组语义来确定的。

元组语义实质上是一个n目谓词（n是属性集中属性的个数）。

使该n目谓词为真的笛卡尔积中的元素（或者说凡符合元组语义的元素）的全体就构成了该关系。

但由上述关系所组成的数据库还存在某些问题。

为了说明的方便，我们先看一个实例。

【例4.1】设有一个关于教学管理的关系模式R(U)，其中U由属性Sno、Sname、Ssex、Dname、Cname、Tname、Grade组成的属性集合，其中Sno的含义为学生学号，Sname为学生姓名，Ssex为学生性别，Dname为学生所在系别，Cname为学生所选的课程名称，Tname 为任课教师姓名，Grade为学生选修该门课程的成绩。

若将这些信息设计成一个关系，则关系模式为：教学（Sno，Sname，Ssex，Dname，Cname，Tname，Grade）选定此关系的主键为（Sno,Cname）。

由该关系的部分数据（如表4-1所示），我们不难看出，该关系存在着如下问题：1. 数据冗余（Data Redundancy）●每一个系名对该系的学生人数乘以每个学生选修的课程门数重复存储。

《数据库系统概论》简答题集答案◆数据库管理系统的主要功能是什么？数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。

它的主要功能包括：数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理、数据库的建立和维护功能。

◆数据管理技术的人工管理阶段的特点是什么？◆数据管理技术的文件系统阶段的特点是什么？用文件系统管理数据具有如下特点：数据可以长期保存、由文件系统管理数据、数据共享性差冗余度大、数据独立性差。

◆数据库系统的特点是什么？◆什么是数据的物理独立性？什么是数据的逻辑独立性？◆什么是数据模型？它应该满足哪三方面的要求？在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和和信息。

即数据模型就是现实世界的模拟。

数据模型应满足三方面的要求：一是能比较真实地模拟现实世界；二是容易为人所理解；三是便于在计算机上实现。

◆试述概念模型的作用概念模型实际上是现实世界到计算机世界的一个中间层次。

概念模型用于信息世界的建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具，也是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。

◆满足什么条件的数据库系统被称为层次模型数据库？层次模型数据库是满足下面两个条件的基本层次联系的集合：（1）有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点（2）根以外的其他结点有且只有一个双亲结点◆在层次模型中可以那两种方法表示多对多联系，两者的优缺点如何？在层次模型中表示多对多联系，必须首先将其分解成一对多联系。

分解方法有两种：冗余结点法和虚拟结点法。

冗余结点的优点是结构清晰，允许结点改变存储位置，缺点是需要额外占用存储空间，有潜在的不一致性。

虚拟结点法的优点是减少对存储空间的浪费，避免产生潜在的不一致性，缺点是结点改变存储位置可能引起虚拟结点中指针的修改。

◆试述层次数据模型的优缺点◆满足什么条件的数据库系统被称为网状模型数据库？◆试述网状数据模型的优缺点◆试述关系数据模型的优缺点◆试述数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级构成；数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映象，从而形成了物理独立性和逻辑独立性。

第六章三、设计题1．一个图书管理系统中有如下信息。

图书：书号、书名、数量、位置借书人：借书证号、姓名、单位出版社：出版社名、邮编、地址、电话、E-mail其中约定：任何人可以借多种书，任何一种书可以被多个人借，借书和还书时，要登记相应的借书日期和还书日期；一个出版社可以出版多种书籍，同一本书仅为一个出版社所出版，出版社名具有唯一性。

根据以上情况，完成如下设计。

（1）设计该系统的E-R图。

（2）将E-R图转换为关系模式。

（3）指出转换后的每个关系模式的主码。

关系模式及主码图书（书号，书名，数量，位置，出版社名）借书人（借书证号，姓名，单位）出版社（出版社名，邮编，地址，电话，E-mail）2．图6-26（a）、（b）和（c）给出某企业管理系统三个不同的局部E-R图，将其合成一个全局E-R图，并设置各个实体以及联系的属性（允许增加必要的属性，也可将实体的属性改为联系的属性）。

（a ） （b ） （c ） 图6-26 局部E-R 图各实体的属性如下。

部门：部门号、部门名、电话、地址职员：职员号、职员名、职务、年龄、性别设备：设备号、名称、规格、价格零件：零件号、名称、规格、价格3．经过需求分析可知，某医院病房计算机管理系统中需要管理以下信息。

科室：科室名、科室地址、科室电话、医生姓名病房：病房号、床位号、所属科室医生：工作证号、姓名、性别、出生日期、联系电话、职称、所属科室名病人：病历号、姓名、性别、出生日期、诊断记录、主管医生、病房号其中，一个科室有多个病房、多名医生，一个病房只属于一个科室，一个医生只属于一个科室，但可负责多个病人的诊治，一个病人的主管医生只有一个。

根据以上需求分析的情况，完成以下有关的设计。

（1）画出该计算机管理系统中有关信息的E-R 图。

（2）将该E-R 图转换为对应的关系模式。

（3）指出转换以后的各关系模式的范式等级和对应的候选码。

科室（科室名，科室地址，科室电话）病房（病房号，床位号，科室名）医生（工作证号，姓名，性别，出生日期，联系电话，职称，科室名）病人（病历号，姓名，性别，出生日期，诊断记录，主管医生，病房号）4. 排课是教学环节中的重要过程，该过程包括以下实体。

数据库设计与规范化的原则数据库设计是构建一个高效、可靠且易于维护的数据库系统的重要步骤。

规范化则是确保数据库中的数据达到最佳组织和结构的过程。

本文将探讨数据库设计与规范化的原则。

一、数据库设计原则1. 数据库需求分析：在设计数据库之前，首先需要进行数据库需求分析，了解业务需求、数据量估计、系统性能要求等。

通过深入了解需求，可以为数据库的设计提供明确的方向和目标。

2. 实体和关系建模：实体和关系建模是数据库设计的基础。

实体表示具有独立身份的对象，而关系则表示实体之间的联系。

常用的实体关系模型有实体关系图（E-R图）、关系模式、关系图等。

通过建立实体和关系的模型，可以清晰地描述数据库中的数据结构和关系。

3. 数据库范式理论：数据库设计中的规范化是一种优化数据结构的方法。

数据库范式理论定义了一系列规则，用于规范化数据库中的数据。

常见的数据库范式有第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）等。

遵循范式规则，可以减少数据冗余、提高数据的一致性和完整性。

4. 数据完整性：数据完整性是确保数据在数据库中的准确性和一致性的重要原则。

数据完整性可以通过定义数据的约束和触发器来实现。

例如，定义字段的数据类型、大小限制、主键约束、外键约束等，可以减少非法和不一致的数据。

二、规范化的原则1. 第一范式（1NF）：确保每个数据库表中的字段都是原子的，即不可再分。

每个字段应该只包含一个值，避免重复的字段或包含多个值的字段。

2. 第二范式（2NF）：在满足1NF的基础上，确保每个非主键字段都直接依赖于整个主键，而不是依赖于主键的一部分。

如果存在非主键字段与主键的部分依赖关系，应该将其分离到另一个表中。

3. 第三范式（3NF）：在满足2NF的基础上，确保每个非主键字段都不传递依赖于主键。

如果存在非主键字段之间的传递依赖关系，应该将其分离到另一个表中。

4. 其他范式：除了1NF、2NF、3NF，还有更高级的范式，如BCNF（巴斯-科德范式）和4NF（第四范式）。

关系模式规范化关系模式规范化是指对数据库关系模式（如表）采用规范化的方法，使其更加结构化和可维护。

它的目的是减少存储重复的数据，提高效率，简化查询，以及提高安全性。

它包括一系列的操作，包括表拆分、冗余删除、粗粒度拆分和标准化。

二、规范化的优势1.少冗余数据：规范化会消除重复数据，减少存储空间，减少用于存储数据的磁盘空间。

2.高查询性能：规范化可以帮助查询更快找到所需要的数据，提高查询性能，提高查询效率。

3.高安全性：规范化可以减少存储数据的安全风险。

4.善数据结构：规范化会把表组织成有结构的形式，以便更容易访问和管理。

5.加数据一致性：规范化可以提高数据一致性，减少数据冗余，改善数据的准确性和可靠性。

三、如何规范化规范化的方法有很多，下面介绍一下几个常用的方法。

1.拆分：表拆分是把一个表拆分成多个小表，以减少冗余数据和简化查询，而无需减少存储空间。

2.余删除：冗余删除是指把不需要的重复数据从数据库中删除，以提高查询性能。

3.粒度拆分：粗粒度拆分是把一个表拆分成几个表，以提高存储空间利用率。

4.准化：标准化是把不同的表中的数据转化为一致的格式，以提高数据一致性。

四、关系模式规范化的注意事项1.范化不能改变数据库表结构，因此会影响SQL查询性能。

2.范化不能改变表中存储的数据，因此应该充分考虑是否需要规范化，以避免数据损坏。

3.规范化过程中，必须慎重考虑所有相关的查询，以避免查询效率的降低。

4.规范化完成后，应该定期对数据库进行检查，确保其正确性和可靠性。

五、结论关系模式规范化技术是一项重要的数据库技术，它可以帮助提高数据库的性能，简化查询，提高安全性，增加数据一致性，改善数据结构和数据存储空间。

然而，规范化也有一定的技术挑战和注意事项，如果不小心处理，很容易导致数据损坏和查询效率的降低。

因此，有必要加以详细的调查，确保在应用规范化技术之前，充分了解有关技术和实施方法，以避免技术上的失误。

2021年初试科目（341）农业知识综合三（农业工程与信息技术）考试大纲第一、二、三部分程序设计、数据库技术与应用、网络技术与应用部分一、考试大纲的性质程序设计、数据库技术与应用、网络技术与应用是报考农业硕士农业工程与信息技术领域的考试科目。

为帮助考生明确考试复习范围和有关要求，特制定本考试大纲，适用于报考北京农学院农业硕士学位的考生。

二、考试要求通过该门课程的考试以测试考生掌握计算机应用的基本技能，主要包括程序设计、数据库技术与应用和网络技术与应用的基本理论和应用能力,掌握程序设计的基本方法和技能，掌握数据分析、组织等数据库的基本技能，熟悉计算机网络的基本原理，掌握网络应用的基本技能。

三、卷面结构1.课程组成：程序设计、数据库技术与应用、网络技术与应用；总计150分，各部分各占50分。

2.内容组成：基本概念、基本理论、基本知识等方面的内容占55%；应用理论和方法解决实际问题和综合知识应用题等方面的内容占45%。

3.题型：见各部分详细信息。

四、考试时间和方式1.考试方式：笔试2.考试时间：3小时《程序设计》（第一部分）占50分一、卷面结构1.内容组成：基本概念、基本理论、基本知识等方面的内容占40%；综合题和理论联系实际分析问题等方面的内容占60%。

2.考试题型：理解程序题，编写程序题。

二、考试内容及要求第一部分掌握常、变量，基本数据类型及格式化输入输出的概念；掌握类、对象、方法、属性等基本概念。

第二部分掌握顺序结构、选择结构、循环结构程序的流程控制；掌握各种运算符的使用，表达式的运算规则；理解结构化编程原理。

第三部分掌握数组的定义、创建、释放和访问；掌握字符串类的应用。

第四部分理解面向对象程序设计的基本思想；掌握类的封装性、继承性、多态性基本概念、设计原则和实现方法。

第五部分掌握抽象类和接口的使用方法，以及扩展常用类。

《数据库技术与应用》（第二部分）占50分一、卷面结构1.内容组成：基本概念、基本理论、基本知识等方面的内容占60%；综合知识论述题和理论联系实际分析问题等方面的内容占40%。

46
第四范式（续）
例： Teach(C,T,B) ∈ 4NF。 存在非平凡的多值依赖
C→→T， C→→B且C不是候选码
• 用投影分解法把Teach分解为如下两个关系模式：
CT(C, T) ∈ 4NF CB(C, B) ∈ 4NF C→→T， C→→B是平凡多值依赖
47
规范化小结
• 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
8
例：U={学号，系部，系主任，课程名称，成绩} F={学号→系部，系部 →系主任, (学号，课程名称) →成绩}
注意：函数依赖不是指关系模式R的某 个或某些关系满足的条件，而是指R的 一切关系均要满足的约束条件
9
由定义可以导出下列概念：
1. 决定因素：若X →Y，则X叫做决定因素 2. 平凡的函数依赖：X →Y，Y X，则称 X→Y是平凡的函数依赖。 3. 非平凡的函数依赖:X →Y，但Y X， 则称X→Y是非平凡的函数依赖。 4. 互相依赖：若X→Y， Y→X， 则记作X ←→Y。 5. 若Y不函数依赖于X，则记作X → Y。
10
定义4.2 ：完全函数依赖
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： F Y X
定义4.3 ：部分函数依赖
在R(U)中，如果X →Y，并且对于X的一 个真子集X’，有X’ → Y，则称Y对X部分函 数依赖。记作： P Y X
定义4.4：传递函数依赖
规范化 数据依赖的公理系统 模式分解
1
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，这种过程就叫做 规范化。 范式表示关系模式满足的某种级别。

若存在对键码的部分依赖，则作为决定因素的
键码的真子集就应作为公共属性，用来把分别存 在部分依赖（指在原来关系）和完全依赖的两个 模式自然连接在一起。
若存在对键码的完全依赖，则传递链的中间属
性就应作为公共属性，用来把构成传递链的两个 基本链所组成的模式自然连接在一起。
2.相关属性合一 把以函数依赖的形式联系在一起的相关属性放
对于关系R，若R∈1NF，且每一个非主属性完 全函数依赖于码，则R∈2NF。
第二范式不允许关系模式中的非主属性部分依
赖于键码。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。
2NF 在 1NF基础上消除了非主属性对码的部分 函数依赖。
分解成2NF模式集的算法： 设关系模式R（U），主键是W，R上还存在函 数依赖 X → Z，并且Z是非主属性和X W，那 么W → Z就是一个部分依赖。此时应把R分解成 两个模式：
当且仅当一个关系R中，每一个元组的每一个 属性只含有一个值时,该关系属于第一范式(1NF)。
在任何一个关系数据库系统中，第一范式是对 关系模式的一个起码要求。不满足1 NF关系称为
非规范化关系，满足1 NF的关系称为规范化关系。 在任何一个关系数据库系统中，关系至少应该是 1 NF。不满足1NF的数据库模式不能称为关系数 据库。在以后的讨论中，我们假定所有关系模式 都是1NF。但是满足第一范式的关系模式并不一 定是好的关系模式，不能排除数据冗余和更新异 常等情况。 1.2第二范式（2NF）
数据库原理与应用
关系模式设计 关系数据库中的关系是满足一定要求的，满足
不同程度要求的为不同的范式。关系模式的常见 范式主要有四种，它们是第一范式（1NF）、第 二范式（2NF）、第三范式（3NF）和BC范式 （BCNF）,除此之外还有第四范式（4NF）和第 五范式（5NF）。本节主要介绍关系模式的各种 范式的基本概念以及规范化算法。 1.1第一范式（1NF）

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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

• 范式旳概念和关系模式旳规范化问题由关 系数据库之父提出，先后系统地给出了 1NF、2NF、3NF旳概念。之后，Codd和 Boyce共同提出了BCNF，后来，Fagin又 提出了4NF。至今，有关人员进一步提出 了5NF旳概念。
• 范式级别有高下之分，级别越高，规范化 程序越高，关系模式越严谨、越好。
Cp
C#
Cname Area
Ma
Cp（C#，Cname，Area，Ma）
Sp
综合示例
根据描述可得到属性组U上旳一组函数依赖集F： F={C# → Cname， C# → Area， C# → Ma，
Area → Ma，(C#，P#) → Price}
Cname
C#
P#
Price
Area
Ma
存在旳问题
• 异常：对某些关系模式，变化其中旳数据可能造 成某些不希望旳成果；
• 数据冗余异常：客户与商品信息成对出现，挥霍 大量旳存储空间；
所谓“规范化”，通俗来讲就是把问题关系 转化成两个或多种没有问题旳关系旳过程，同步 检验关系合乎需要和正确是否。
4.1 函数依赖
关系数据库规范化理论旳中心问题是数 据依赖问题，数据依赖反应旳是实体旳属性 值之间相互联络和相互制约旳关系。
数据依赖分为两类：函数依赖和多值依 赖。我们先来了解有关函数依赖旳概念。
• 数据更新异常：某地域主管发生变动，则该地域 全部客户统计都需要修改，维护代价大；
• 数据插入异常：客户与企业建立联络，但未购置 商品，则无法将客户资料和地域主管信息插入；
• 数据删除异常：若删除某商品信息，则连带把客 户旳资料都删除了；
成果分析
• 结论：存在上述4个“毛病”，CS旳设计显然是 一种失败旳关系模式；