数据库原理 第五章 关系数据库的规范化设计(第二部分)

《数据库系统原理》教案第五章关系数据库的规范化理论5.0 构造一个关系数据库模式的方法可有多种1、举例（学生选课数据库）*数据库模式的构造方法一用一个关系模式来描述学生选课信息（）SCG（Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept，Cno,Cname,Cpno,Ccredit,Grade）*数据库模式的构造方法二*概念模型为（E-R图）：*将概念模型转换为以下关系模式：*学生表Student(Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept);*课程表Course(Cno,Cname,Cpno,Ccredit)*学生选课SC(Sno,Cname,Grade)Student(Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept);*课程表Course(Cno,Cname,Cpno,Ccredit)*2、数据库模式（关系模式）的不同构造方法与数据冗余度、插入异常、删除异常、更新异常的关系 1）冗余度比较*方法1冗余度很大：学生信息冗余大（一个学生如选修n 门课，其信息要重复存放n 遍。

如001号张三，重复存放5遍）；课程信息冗余大（一门课程被n 个学生选修，课程信息存放n 次）*方法2冗余度小：只有学号课程号有冗余。

冗余度大大小于前一个，它仅有少量冗余数据，这些冗余数据保持在合理水平。

2）更新异常（修改复杂）*方法1：由于数据冗余，更新数据库中的数据时，系统需要付出很大的代价来维护数据库的完整性；*方法2：修改复杂度大大减少。

3）插入异常*方法1：没选课程的学生信息，没被选修的课程信息，没法插入到表中；（插入异常）*方法2：不同信息存放在不同的关系中，不产生插入异常现象。

4）删除异常*方法1：如某门课只有一个学生选修，学生毕业或因病退学后，删除相关信息后，课程等信息也被全部删除；（删除异常）*方法2：不同信息存放在不同的关系中，不产生删除异常现象。

3、小结1）在关系数据库设计中，关系模式的设计方案可以有多个；2）不同的设计方案有好坏之分；3）要设计一个好的关系模式方案，要以规范化理论作为指导，规范化理论研究属性间的数据依赖关系，主要有函数依赖与多值依赖。

关系数据库的设计与规范化关系数据库是一种基于关系模型的数据库系统，它以表格的形式存储和组织数据。

在设计和组织关系数据库时，规范化是一项关键任务。

规范化是一种数据组织方法，其目的是通过消除冗余和不一致性，提高数据库的性能和灵活性。

本文将探讨关系数据库的设计和规范化的重要性，以及规范化的常用规则和技巧。

1. 规范化的重要性关系数据库的设计和规范化对于数据的一致性、完整性和性能有着重要影响。

以下是规范化的重要性：1.1 数据一致性：规范化可以消除数据中的冗余信息，确保每个数据片段只有一次出现在数据库中。

这样可以避免数据冲突和不一致性，提高数据的一致性。

1.2 数据完整性：规范化可以帮助保持数据的完整性。

通过将数据分解为更小的表，并通过外键和主键建立关系，可以确保数据的完整性和准确性。

1.3 性能提升：规范化可以提高数据库的性能。

通过减少数据冗余，可以节省存储空间，并提高查询和更新的速度。

2. 规范化的规则和技巧规范化涉及到一系列规则和技巧，以确保数据的一致性和完整性。

以下是规范化的常用规则和技巧：2.1 第一范式（1NF）：确保表中的每个列都是原子的，即不可分解的。

每个列都应该只包含一个数据值，不允许有重复的列。

2.2 第二范式（2NF）：确保每个表中的非主键列只与主键有关，而不是与其他非主键列有关。

这样可以消除非主键列之间的数据冗余。

2.3 第三范式（3NF）：确保每个表中的非主键列只与主键有关，而不是与其他非主键列有关。

如果有一个非主键列与其他非主键列有关，应该将其移动到另一个表中。

2.4 层次化范式：将数据分解为多个逻辑层次上的表。

每个表都应该表示一个单独的实体或关系，避免表中信息的重复和冗余。

2.5 使用外键关系：通过外键约束来建立关系数据库中不同表之间的连接。

外键可以确保数据的完整性和一致性，同时还能提高查询性能。

2.6 避免主键冲突：在为表选择主键时，应确保每个记录都可以唯一地识别。

避免使用自然主键（如姓名、电话号码等），而是使用带有唯一性约束的人工主键。

关系数据库的规范化设计在当今数字化的时代，数据成为了企业和组织的重要资产。

关系数据库作为一种常用的数据存储和管理方式，其设计的合理性直接影响到数据的准确性、完整性和可用性。

而关系数据库的规范化设计则是确保数据库设计质量的关键步骤。

那么，什么是关系数据库的规范化设计呢？简单来说，就是通过一系列的规则和方法，对数据库中的表、字段、关系等进行优化，以减少数据冗余、避免数据不一致和提高数据操作的效率。

为什么要进行规范化设计呢？想象一下，如果我们的数据库设计不合理，会出现什么样的问题。

比如说，一个员工信息表中，既包含了员工的基本信息，又包含了员工的工作经历、薪资等详细信息。

这样的设计就会导致数据冗余，因为同一个员工的基本信息可能会在多条记录中重复出现。

这不仅浪费了存储空间，还容易在数据更新时出现不一致的情况。

比如，当我们修改一个员工的基本信息时，如果不小心只修改了其中的一部分记录，就会导致数据的混乱。

规范化设计的一个重要原则是消除数据冗余。

通过将相关的数据分离到不同的表中，并通过适当的关系进行连接，可以有效地减少冗余。

例如，将员工的基本信息放在一个表中，工作经历放在另一个表中，通过员工编号进行关联。

另一个重要原则是确保数据的一致性。

比如，在一个订单表中，订单的总金额应该等于订单中各个商品的金额之和。

如果数据库设计不合理，可能会导致计算总金额时出现错误，从而影响业务的准确性。

规范化设计还可以提高数据操作的效率。

合理的表结构和关系可以使查询、插入、更新和删除等操作更加高效。

比如，如果一个表中的字段过多，会导致数据存储和检索的效率降低。

在关系数据库的规范化设计中，通常会提到第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）等。

第一范式要求数据表中的每个字段都是不可再分的原子值。

比如说，一个“地址”字段不能同时包含省、市、区等信息，而应该将它们分别存储在不同的字段中。

第二范式要求数据表中的非主键字段完全依赖于主键。

关系数据库的规范化设计论述导言在规范化设计过程中，我们将关系数据库的数据结构优化为标准化的关系模式，以提高数据的一致性、完整性和可维护性。

本文将详细探讨关系数据库的规范化设计原则和方法。

1. 规范化基础关系数据库的规范化设计基于关系代数和关系理论，旨在消除数据冗余和数据更新异常，同时保证数据库的一致性和完整性。

规范化设计的基本原则包括：每个属性都应该是原子的，每个属性值都应该与其所在实体的其他属性值相对应，每个关系中应该存在一个主键唯一标识元组等。

2. 规范化级别关系数据库的规范化设计按照一定的规则和步骤进行，通常分为一至六个规范化级别。

2.1 第一范式（1NF）第一范式要求关系表的每个属性都是不可分的，即每个属性值都是原子值。

2.2 第二范式（2NF）第二范式要求关系表的所有非主属性完全依赖于主键，即没有部分依赖。

2.3 第三范式（3NF）第三范式要求关系表的所有非主属性既不传递依赖于主键，也不部分依赖于主键，即没有传递依赖。

2.4 巴斯-克特规范化（BCNF）巴斯-克特规范化是第三范式的扩展，要求关系表的每个决定因子都是候选键。

2.5 第四范式（4NF）第四范式要求关系表中的多值依赖关系建立在候选键之上，即没有多值依赖。

2.6 第五范式（5NF）第五范式要求关系表中的每个非平凡函数依赖都是自然连接无损连接的。

3. 规范化设计的步骤规范化设计的步骤包括：识别实体和属性、确定函数依赖关系、逐级分解关系、消除冗余关系、确定候选键和主键等。

3.1 识别实体和属性首先，我们需要识别出实体及其属性。

一个实体是现实世界中可区分的事物，属性是实体的特征。

3.2 确定函数依赖关系在确定关系表的属性之间的关系时，需要找出各属性之间的函数依赖关系。

函数依赖表示一个属性的值依赖于其他属性的值。

3.3 逐级分解关系根据函数依赖关系，我们可以将关系表逐级分解为满足不同范式要求的关系表。

3.4 消除冗余关系在逐级分解关系的过程中，可能会产生冗余关系。

数据库系统原理与设计习题集第一章绪论一、选择题1. DBS是采用了数据库技术的计算机系统，DBS是一个集合体，包含数据库、计算机硬件、软件和（）。

A. 系统分析员B. 程序员C. 数据库管理员D. 操作员2. 数据库（DB），数据库系统（DBS）和数据库管理系统（DBMS）之间的关系是（）。

A. DBS包括DB和DBMSB. DBMS包括DB和DBSC. DB包括DBS和DBMSD. DBS就是DB，也就是DBMS3. 下面列出的数据库管理技术发展的三个阶段中，没有专门的软件对数据进行管理的是（）。

I．人工管理阶段II．文件系统阶段III．数据库阶段A. I 和IIB. 只有IIC. II 和IIID. 只有I4. 下列四项中，不属于数据库系统特点的是（）。

A. 数据共享B. 数据完整性C. 数据冗余度高D. 数据独立性高5. 数据库系统的数据独立性体现在（）。

A.不会因为数据的变化而影响到应用程序B.不会因为系统数据存储结构与数据逻辑结构的变化而影响应用程序C.不会因为存储策略的变化而影响存储结构D.不会因为某些存储结构的变化而影响其他的存储结构6. 描述数据库全体数据的全局逻辑结构和特性的是（）。

A. 模式B. 内模式C. 外模式D. 用户模式7. 要保证数据库的数据独立性，需要修改的是（）。

A. 模式与外模式B. 模式与内模式C. 三层之间的两种映射D. 三层模式8. 要保证数据库的逻辑数据独立性，需要修改的是（）。

A. 模式与外模式的映射B. 模式与内模式之间的映射C. 模式D. 三层模式9. 用户或应用程序看到的那部分局部逻辑结构和特征的描述是（），它是模式的逻辑子集。

A.模式B. 物理模式C. 子模式D. 内模式10.下述（）不是DBA数据库管理员的职责。

A.完整性约束说明B. 定义数据库模式C.数据库安全D. 数据库管理系统设计选择题答案：(1) C (2) A (3) D (4) C (5) B(6) A (7) C (8) A (9) C (10) D二、简答题１．试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。

浅谈关系数据库的规范化设计摘要：关系数据库的规范化设计是一种优化数据库结构的方法，它可以有效地减少数据冗余和数据不一致性，提高数据的完整性和可维护性。

本文将介绍关系数据库的规范化设计的基本概念、步骤和方法，并举例说明如何进行规范化设计。

关键词：关系数据库、规范化设计、数据冗余、数据一致性、数据完整性、可维护性正文：1.引言关系数据库是现代信息系统中最常用的数据管理工具。

在大多数情况下，我们需要设计一个优良的关系数据库来存储和管理大量的数据。

然而，由于错误的设计或不恰当的数据管理，数据冗余、数据不一致性和数据完整性等问题往往会出现。

为了解决这些问题，关系数据库的规范化设计应运而生。

2.关系数据库的规范化设计2.1 基本概念关系数据库规范化设计是一种优化数据库结构的方法，它通过排除重复数据、规范数据结构和提高数据的一致性，为用户提供了一个更加优良、可靠和容易维护的数据库系统。

通常，关系数据库规范化设计分为三个级别：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）和第三范式（3NF）。

2.2 规范化设计步骤（1）识别并定义关系。

（2）分析关系之间的函数依赖关系。

（3）将非主属性分解到不同的关系中。

（4）将所有的关系转化为第三范式。

2.3 规范化设计方法（1）第一范式（1NF）第一范式是关系数据库规范化设计的最基本要求。

它要求关系中的每个属性必须是原子的，即不可再分的。

（2）第二范式（2NF）第二范式要求将非主属性完全依赖于关系的主键，而不依赖于主键的一部分。

（3）第三范式（3NF）第三范式要求所有非主属性都必须直接依赖于主键。

如果存在传递依赖，必须将非主属性分解到单独的关系中。

3.例子一个简单的例子：假设有一个学生-课程关系表，其主键为学生ID和课程ID，包含学生的姓名、课程名称、教师姓名和成绩。

对该表进行规范化设计。

（1）识别并定义关系：学生-课程关系表。

（2）分析关系之间的函数依赖关系：学生ID和课程ID确定姓名，课程ID确定课程名称和教师姓名，学生ID和课程ID 确定成绩。

数据库设计和规范化教程第一章：数据库设计介绍在现代信息技术时代，数据库是组织、管理和存储数据的重要组件。

数据库设计的目标是为了实现高效、可靠和安全的数据存储和访问。

本章将介绍数据库设计的基本概念和原则，包括数据模型、关系数据库和实体-关系图等内容。

第二章：实体关系图设计实体关系图(ER图)是数据库设计的重要工具。

本章将介绍如何使用ER图来表示实体、属性、关系和约束。

涵盖了ER图的基本符号、关系类型、基本操作和规范化过程等内容。

第三章：规范化理论规范化是数据库设计的关键步骤，它可以帮助我们消除冗余数据、提高数据存储效率并确保数据的一致性。

本章将详细介绍规范化的理论，包括函数依赖、范式和关系模式等内容。

第四章：第一范式第一范式是数据库规范化的最基本要求。

本章将解释第一范式的概念和规则，并介绍如何将一个非规范化的数据库设计转化为第一范式。

第五章：第二范式和第三范式在第四章的基础上，本章将介绍第二范式和第三范式的概念和规则。

通过进一步细化数据结构，我们可以提高数据库的性能和可维护性。

第六章：其他范式除了第一范式、第二范式和第三范式，数据库规范化还有其他范式，如BCNF和第四范式等。

本章将对这些范式进行讲解，并介绍何时应该使用它们。

第七章：数据类型和约束在数据库中，数据类型和约束能够帮助我们定义数据的格式和范围。

本章将介绍常见的数据类型和约束，并讨论如何选择和使用它们。

第八章：索引和性能调优索引是加快数据库查询速度的重要手段之一。

本章将介绍索引的原理和使用方法，并讨论如何进行性能调优以提高数据库的访问效率。

第九章：数据库安全和备份数据库的安全性和备份是保护数据不被恶意攻击和意外损坏的重要措施。

本章将介绍数据库安全的基本原则和技术，并讨论如何进行有效的数据备份和恢复。

第十章：数据库设计的最佳实践本章将总结数据库设计的一些最佳实践，包括合理命名、文档化、版本控制和团队协作等方面。

最佳实践的遵循可以提高数据库的可维护性和可扩展性。