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第6章关系模式的规范化理论关系数据库的规范化设计是指面对一个现实问题，如何选择一个比较好的关系模式集合。
规范化设计理论对关系数据库结构的设计起着重要的作用。
关系模型有严格的数学理论基础，因此人们就以关系模型为作为讨论对象，形成了数据库逻辑设计的一个有力工具――关系数据库的规范化理论。
本章内容（1）关系模式的冗余和异常问题。
（2）FD的定义、逻辑蕴涵、闭包、推理规则、与关键码的联系；平凡的FD；属性集的闭包；推理规则的正确性和完备性；FD集的等价；最小依赖集。
（3）无损分解的定义、性质、测试；保持依赖集的分解。
（4）关系模式的范式：1NF，2NF，3NF，BCNF。
分解成2NF、3NF模式集的算法。
（5）MVD、4NF、5NF的定义。
一，关系模式设计中的问题1.什么是好的数据库构建好的，合适的数据库模式，是数据库设计的基本问题a) 体现客观世界的信息b) 无过度的冗余c) 无插入异常d) 无删除异常e) 无更新复杂如书上的S_C_G关系。
假设需要设计一个学生学习情况数据库StuDB。
下面我们以模式S_C_G（Sno，Sname，Dname，Age，Cno，Cname，Score，Pre_cno）为例来说明该模式存在的问题。
下表是其一个实例。
3冗余度大：每选一门课，他本人信息和有关课程信息都要重复一次。
4插入异常：插入一门课，若没学生选修，则不能把该课程插入表中。
5删除异常：如S11号学生的删除，有一门只有他选，会造成课程的丢失。
6更新复杂：更新一个人的信息，则要同时更新很多条记录。
还有更新选修课时也存在这样的情况。
2.异常的原因：数据信赖的约束3.解决方法：数据库设计的规范化：分解，每个相对的独立，依赖关系比较单纯，如分解为3NF 我们采用分解的方法，将上述S_C_G分解成以下三个模式：S（Sno，Sname，age，Dname）C（Cno，Cname，Pre_cno）S_C（Sno，Cno，Score）4.规范化设计理论包括三个内容：i> 数据信赖---- 核心，研究数据之间的联系ii> 范式---- 关系模式的标准iii> 模式设计方法---- 自动化设计的基础二，函数依赖（Functional Dependency，FD）1. 函数依赖的定义：（还有非函数的依赖？，什么是函数？给出一个值能唯一确定另外一个值？映射：一对一，多对一，一对多?）定义：函数依赖是指一个或一组属性可以（唯一）决定其它属性的值。
关系模型的概念和定义并解释关系模型是数据管理领域中最常用的一种数据模型，它用于描述和组织数据在数据库中的存储和关联方式。
关系模型是基于关系代数和关系演算理论的数学模型，其核心思想是将数据组织为二维的表格形式，由行和列来表示关系的元组和属性。
本文将从关系模型的概念、定义、特点和基本结构等方面阐述关系模型的本质和原理。
1.概念和定义关系模型是由埃德加·科德提出的，旨在解决传统的人工记录方式的缺点。
关系模型的核心是关系，它是指在一定的关系模式（Schema）下，由n个元组组成的二维表格，每个元组表示一个实体，每个属性表示一个特征。
关系模式是关系的逻辑模型，用于描述关系中的属性和约束条件。
关系模式可以看做是关系的模板，其中包括属性的名称、类型、长度等。
关系模型的基本定义包括以下几个要素：-域（Domain）：数据元素的集合，用来描述属性的取值范围。
每个属性都需要指定一个域，比如姓名属性的域可以是字符串的集合，年龄属性的域可以是整数的集合。
-属性（Attribute）：关系表格中的列，用来描述实体的特征。
每个属性都有一个名称和所属的域。
-元组（Tuple）：关系表格中的行，用来描述一个实体的具体信息。
-关系（Relation）：关系模型的基本单位，由关系表格组成，每个关系都有一个名称（relation name）和一个关系模式（relation schema）。
2.关系模型的特点关系模型具有以下几个核心特点：-基于关系代数和关系演算理论：关系模型的设计基础是关系代数和关系演算理论，这两者是描述和操作关系的数学工具。
-结构化数据：关系模型使用结构化的表格形式来组织数据，每个表格都有明确定义的列和行，使数据的结构清晰可见。
-独立于物理存储：关系模型与实际的物理存储方式无关，可以在不同的数据库系统中实现。
-数据的唯一性：关系模型要求每个关系中的元组都是唯一的，不能存在重复的数据。
-数据的一致性和完整性：关系模型支持定义各种约束条件来保证数据的一致性和完整性，比如主键约束、外键约束、唯一约束等。
第一章数据库系统基础知识一、选择题2000秋：1.根据关系模型的有关理论，下列说法中不正确的是 D 。
A．二维表中的每一列均有唯一的字段名B．二维表中不允许出现完全相同的两行C．二维表中行的顺序，列的顺序可以任意交换D．二维表中行的顺序，列的顺序不可以任意交换2001年（春）2. Visual FoxPro是一个__B____。
A. 数据库系统B. 数据库管理系统C. 数据库D. 数据库管理员3. 实体模型反映实体及实体之间的关系，是人们的头脑对现实世界中客观事物及其相互联系的认识，而_ ____是实体模型的数据化，是观念世界的实体模型在数据世界中的反映，是对对现实世界的抽象。
A. 数据模型B. 物理模型C. 逻辑模型D. 概念模型2006年（春）4. 数据库系统与文件系统的最主要区别是 DＡ．数据库系统复杂，而文件系统简单Ｂ．文件系统只能管理程序文件，而数据库系统能够管理各种类型的文件Ｃ．文件系统管理的数据量较小，而数据库系统可以管理庞大的数据量Ｄ．文件系统不能解决数据冗余和数据独立性问题，而数据库系统可以解决5. 关系模型的基本结构是___C______。
A．树形结构B．无向图C．二维表D．有向图2009秋：6. 目前数据库管理系统(DBMS)有许多不同的产品。
在下列DBMS产品中,不属于(Microsoft)公司开发的是 DA. Visual FoxProB. AccessC. SQL ServerD. Oracle2009年春7. 在下列叙述中，错误的是 C 。
A.关系型数据库中的每一个关系都是一个二维表B.在关系模型中，运算的对象和运算的结果都是二维表C.二维表中不允许出现任何数据冗余D.Visual FoxPro是一种关系型数据库管理系统产品8.关键字是关系模型中的重要概念。
当一个二维表(A表)的主关键字被包含到另一个二维表(B表)中时，它就称为B表的 C 。
A.主关键字B.候选关键字C.外部关键字D.超关键字9. 在关系模型中,关系运算分为传统集合的关系运算和专门的关系运算。
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。
简述关系模型的优点
关系模型的优点包括以下几个方面：
1.结构灵活：关系模型采用单一的关系形式表示实体和联系，具有高度
的简明性和精确性。
2.数据独立性高：关系模型采用关系数据库管理系统（RDBMS）来存
储和管理数据，数据独立性高，用户不必关心物理存储细节。
3.数学理论基础坚实：关系模型建立在坚实的数学理论基础之上，关系
运算的完备性和设计规范化理论为数据库技术奠定了基础。
4.操作方便：关系模型采用SQL作为标准查询语言，易于使用和掌握，
具有广泛的应用和用户基础。
5.适用范围广：关系模型不仅适用于事务处理和数据管理，还适用于决
策支持和数据分析等领域。
6.可扩展性好：关系模型支持数据模型的扩展和演变，可以适应不断变
化的数据需求和业务需求。
总之，关系模型具有结构灵活、数据独立性高、数学理论基础坚实、操作方便、适用范围广和可扩展性好等优点，是数据库技术中应用最广泛的数据模型之一。
《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。
.数据库概论专科作业题参考答案第一章数据库系统导论一、选择1.C2.B3.C4.A5.A6.A7.C8.A9.D10.D11.B12.B13.B14.C15.D16.C17.A18.D19.C20.B21.A22.C23.A24.C25.D26.D27.B28.B29.A30.C31.A32.D33.A34.C35.A36. A37.C38.D39.A40.D41.D42.D43.C44.A45.D46.B二、填空1．数据2．数据库3．数据库的恢复4．概念模型5．逻辑独立性6．关系数据7．层次8．数据定义9．网状模型10．完整性约束11．关系数据12．E-R13．一对多14．信息三、名词解释1．信息：经过加工处理后具有一定含义的数据集合，它具有超出事实数据本身之外的价值。
2．数据：数据库中存储的基本对象，通常指描述事物的符号。
3．数据库：存储在计算机存储设备上，结构化的相关数据集合。
它不仅包括描述事物的数据本身，还包括相关事物之间的联系。
4．数据库管理系统：处理数据访问的软件系统，也就是位于用户与操作系统之间的一层对数据库进行管理的软件。
用户必须通过数据库管理系统来统一管理和控制数据库中的数据。
5．数据库系统：引进了数据库技术后的计算机系统，它能够有组织地、动态地存储大量数据，提供数据处理和数据共享机制，一般由硬件系统、软件系统、数据库和人员组成。
6．实体：客观存在并可相互区别的事物称为实体。
7．属性：实体所具有的某一特征或性质称为属性。
8．联系：在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，这些联系在信息世界中反映为两类：一类是实体内部的联系；另一类是实体之间的联系。
9．关键字：唯一地标识实体的属性集称为关键字。
10．实体型：用实体名及其属性名集合来抽象和描述同类实体，称为实体型。
11．实体集：同一类实体的集合称为实体集。
12．数据结构：数据结构是对数据静态特征的描述。
数据的静态特征包括数据的基本结构、数据间的联系13．数据操作：数据操作是指对数据动态特征的描述，包括对数据进行的操作及相关操作规则。
管理信息系统名词解释管理信息系统名词解释第一章：MRPⅡ(Manufacture Resource Planning)：制造资源规划ERP（Enterprise Resource Planning）：企业资源规划BPR（Business Process Reengineering）：业务流程重组SCM（Supply Chain Management）：供应链管理CRM（Customer Relationship Manegement）：客户关系管理EC（Electronic Commerce）电子商务信息：是关于客观事实的可通信的知识。
信息是客观世界各种事物特征的反映；信息是可通信的，通过传输工具获得信息；信息形成知识，信息进入大脑留下的痕迹。
数据：是对客观事物记录下来的，可以鉴别的符号。
决策支持系统：是一种以计算机为工具，应用决策学及有关学科的理论与方法，以人机交互方式辅决策者解决半结构化和非结构化决策问题的信息系统。
管理：管理是社会组织中，为了实现预期的目标，以人为中心进行的协调活动。
信息的是时效性：是指从信息源发送信息，经过接收、加工、传递、利用的时间间隔及其效率。
时间间隔愈短，使用信息愈及时，使用程度愈高，时效性愈强。
系统：是由处于一定环境中相互联系和相互作用的若干组成部分结合而成并为达到整体目的而存在的集合。
第二章：管理信息系统：是一个由人、计算机等组成的能进行管理信息收集、传递、储存、加工、维护和使用的系统。
管理信息系统能实测企业的各种运行情况，利用过去的数据预测未来，从全局出发辅助企业进行决策，利用信息控制企业的行为，帮助企业实现其规划目标。
管理信息系统通过对整个供应链上组织内和多个组织间的信息流管理，实现业务的整体优化，提高企业运行控制和外部交易过程的效率。
安东尼金字塔模型：安东尼等人不仅考察了企业内部的业务流程和信息系统基本结构，而且把企业放在整个经营环境中考察，把企业内外部环境结合起来，系统地描述出了企业内外信息流、资金流、物流的传递和接收过程，反映了包含整个供应链信息管理的全景。
《数据库与信息管理技术》教学大纲（适用于本科层次）一、课程的性质、目的与任务《数据库与信息管理技术》是计算机科学与技术、信息管理与信息系统专业课程体系中的核心课程，在人才培养中具有十分重要的意义。
在2004年教育部《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见》精神中明确指出，要在目前大学教育中，给予计算机基础教育高度重视，在对当代大学生计算机知识与能力的要求中，“具备利用数据库技术对信息进行管理、加工和处理的意识与能力，用以解决本专业领域中的问题”就是其中的一条。
数据库技术是当今世界高新技术潮流中的主流技术之一，它的发展对其它技术学科的发展具有极为重要的意义。
数据库技术在现代工业、现代金融、现代商贸等领域有着广阔发展应用前景，运用数据库技术与多媒体技术、计算机网络技术、Internet和Intranet技术手段，与经济和管理理论相结合，对本科学生进行信息管理、商业自动化、电子商务的研究、分析、设计、开发和应用等诸方面的培养，是发展学生的工程素质和能力，使学生掌握系统分析、系统设计与开发技术，具备完整知识体统的重要手段。
本课程着重介绍数据库系统的基本原理和设计方法，特别是目前应用最为广泛的关系数据库系统的原理和相关技术，使学员在掌握数据库基本原理的基础上，学会关系数据库应用系统的设计技术，培养应用数据库技术解决计算机应用中实际问题的能力，并为今后从事数据库理论教学和应用系统的开发工作打下良好的基础，成为我国从事数据库理论研究、教学和应用系统开发的专门人才。
二、课程的内容和基本要求本课程在教学中要求学生达到以下基本要求：1、理解数据库技术的基本原理，特别是关系数据库原理和相关知识；2、掌握数据库的设计理论和方法；3、掌握数据库创建、更新和查询等实际操作命令，重点是数据查询语言SQL；4、掌握数据库应用系统设计的基本步骤和方法，能进行普通数据库应用系统的设计；5、了解数据库技术的发展现况和发展趋势；三、学时分配课程的基本内容及学时分配第1章关系数据库标准语言一SQL（6学时）1.1SQL概述1.2SQL的数据定义1.3SQL的数据查询1.4SQL的数据更新1.5SQL的视图1.6SQL的数据控制1.7嵌入式SQL第2章数据管理与数据库（4学时）2.1数据库的常用术语2.2计算机数据管理技术的产生和发展2.3数据模型2.4数据库系统的模式结构2.5 DBMS的功能2.6数据库系统的组成第3章关系数据库模型（4学时）3.1关系模型的基本概念3.2关系代数3.3关系演算3.4查询优化第4章关系模式的规范化设计理论（6学时）4.1问题的提出4.2关系模式的函数依赖4.3关系模式的规范化4.4关系模式的分解特性第5章数据库的安全与保护（6学时）5.1安全与保护概述5.2数据库的安全性保护5.3数据库的完整性保护5.4数据库的并发控制技术5.5数据库的恢复技术5.6数据库的复制与相关技术第6章数据库设计与实施（6学时）6.1数据库设计概述6.2数据库规划6.3需求分析6.4概念结构设计6.5逻辑结构设计6.6物理结构设计6.7数据库的实施和维护第7章数据库应用系统开发（4学时）7.1数据库应用系统的结构7.2.1 SQL Server的主要特点7.2.3SQL Server 的基本丁具7.2.4SQL Server的安全性管理7.2.5SQL Server的完整性策略7.2.6SQL Server的恢复技术7.2.7SQL Server的并发控制7.2.8数据库编程第8章数据库技术新发展（4学时）8.1数据库家族概述8.2面向对象数据库技术8.3分布式数据库8.4数据仓库与数据挖掘四、课内实验安排根据课程性质，课内安排14个课时的上机实验。
《数据库实用教程》试题库（含答案）一、填空题1.数据库系统一般由（数据库）、应用系统、（数据库管理系统）、（数据库管理员）和用户组成。
2.数据模型通常由三部分组成（数据结构），（数据操作）和（数据约束）。
3.实体之间的关系可以抽象为三类：一对一、一对多和多对多。
4.在数据库设计中，（数据字典）是系统中各种数据描述的集合，是通过详细的数据收集和数据分析获得的主要成果。
5.（事务）是用户定义的数据库操作序列。
这些操作要么全部完成，要么不完成。
它是一个不可分割的工作单元。
6.数据库系统在运行过程中可能会出现故障。
故障主要包括（交易故障）、系统故障（媒体故障）和计算机病毒。
7．并发控制的主要方法是采用（封锁）机制，其类型有（共享锁）和（排它锁）两种。
8．数据库的完整性是指数据的（正确性）和（相容性）。
9.在SQL语言中，为了保证数据库的安全性，设置了控制数据访问的语句、用户的grant语句和用户的revoke语句。
10.（数据库）是长期存储在计算机中的有组织的、可共享的数据集。
11.数据库系统的三级模式结构是指数据库系统由三级（模式）、（外部模式）和（内部模式）组成。
12.在关系R中，如果每个数据项都是不可分的，那么R必须属于（第一（1NF））范式。
E-R图通常用于数据库设计阶段（概念结构设计）。
13.（事务）是用户定义的数据库操作序列。
它是一个不可分割的工作单元。
它有四个特征（原子性、一致性、隔离性和持久性）。
14．数据库系统中，系统故障通常称为（软故障），介质故障称为（硬故障）。
15．关系操作的特点是（集合）操作。
16.如果事务t向数据对象a添加s锁，则其他事务只能向数据a添加（s）锁，并且在事务t释放a上的锁之前不能添加（x）锁。
17．信息处理的方式而言，在文件系统阶段，（程序设计）处于主导地位，（数据）只起着服从程序设计需要的作用；而在数据库方式下，（数据）占据了中心位置。
18.现实世界中第一层抽象的模型称为（概念）模型；现实世界的第二层抽象称为（数据）模型。
