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关系模型的规范化设计理论

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第六章 关系模式规范化理论

第六章 关系模式规范化理论

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。

关系模型规范化

关系模型规范化

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）

【《数据库与信息系统》复习题及答案】第2章关系数据库基本知识

【《数据库与信息系统》复习题及答案】第2章关系数据库基本知识

答案：A 解析： 在数据库设计中，概念设计用 E-R 图来描述信息结构，与具体的数据库管理系统和 计算机系统无关。数据流图和数据字典是系统分析阶段的工具，结构数据模型是逻辑设计阶 段的结果。
6.数据库概念设计的 E-R 图中，用属性描述实体的特征，属性在 E-R 图中一般用________ 表示。 A. 椭圆形 B. 矩形 C. 四边形 D. 菱形 答案：A 解析： E-R 图主要包括实体、实体属性和实体间的关系，一般用椭圆形表示实体的属性， 用矩形表示实体，用菱形表示实体之间的联系。
13.在数据库中，产生数据不一致的根本原因是________。 A. 数据冗余 B. 数据存储量太大 C. 没有严格保护数据 D. 未对数据进行完整性的控制 答案：A
解析： 数据冗余是造成数据不一致的根本原因，如果完全没有冗余，就没有重复数据，就 不会出现不一致。数据不一致与存储量无关。没有严格保护数据造成数据安全问题，不会产 生数据不一致。未对数据进行完整性的控制会造成数据不一致，但不是根本原因。
7.E-R 图中的一个实体可以与________实体建立联系。 A. 0 个或多个 B. 0 个 C. 1 个 D. 多个 答案：A 解析： 在 E-R 图中，一个实体可能不与任何实体建立联系，也可能与多个实体有联系，因 为现实世界的事物可能存在多种联系。如：学生和课程之间有选修关系，学生和班级之间有 属于关系。
16.在一个关系模式中，侯选关键字和主关键字分别可以有________。 A. 多个、1 个 B. 0 个、多个 C. 1 个、多个 D. 多个、多个 答案：A 解析：候选关键字是能唯一区分数据记录的属性或属性组，一个表至少有 1 个候选关键字， 也就是说最坏的情况就是全部属性一起做候选关键字（即全码）；但主关键字只能有 1 个， 选择其中 1 个候选关键字来做。

关系规范化理论

关系规范化理论

化定义来证明一个函数依赖是否成立。 例如，对于关系模式S，当不存在重名的情况下，可以得到：


SN→AGE SN→DEPT
这种函数依赖关系，必须是在没有重名的条件下成立，否则
不成立。 所以函数依赖反映了一种语义完整性约束。
返回
16
3．函数依赖与属性之间的联系类型有关。
（ 1 ）在一个关系模式中，如果属性 X 与 Y 有1:1 联系时，则存
根据实际情况，这些数据有如下语义规定：
1. 一个系有若干个学生，但一个学生只属于一个系； 2. 一个系只有一名系主任，但一个系主任可以同时兼几个系
的系主任； 3. 一个学生可以选修多门功课，每门课程可有若干学生选修； 4. 每个学生学习每门课程有一个成绩。

SCD关系模式的实例
如图4.1所示。 返回
返回
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4.2 函数依赖
4.2.1 函数依赖的定义及性质



关系模式中的各属性之间相互依赖、相互制约 的联系称为数据依赖。 数据依赖一般分为函数依赖、多值依赖和连接 依赖。 其中,函数依赖是最重要的数据依赖。
返回
14
4.2.1.1 函数依赖的定义
定义4.1 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都有唯一的具体值与之 对应，则称X决定函数Y，或Y函数依赖于X，记作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。 对于关系模式SCD
19
4.2.1.2 函数依赖的基本性质
1．投影性。

关系模型的概念和定义并解释

关系模型的概念和定义并解释

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 答案

第一章 数据库系统基础知识 答案

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。

关系数据库规范化理论

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

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。

数据库原理第五章关系数据库的规范化设计

在以上三个关系模式中，实现了信息的某种程度的 分离： T中存储教师基本信息，与所选课程及系主任无关； D中存储系的有关信息，与教师无关； TC中存储教师讲授课程的信息，而与教师及系的信 息无关。
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模式分解是关系规范化的 主要方法(二)
与TDC相比，分解为三个关系模式后，数据的冗余度明显 降低。 当新插入一个系时，只要在关系D中添加一条记录。 当某个教师尚未讲课，只要在关系T中添加一条教师记录， 而与TC授课关系无关，这就避免了插入异常。 当某个系的教师不再讲课时，只需在TC中删除该教师的 全部授课记录，而关系D中有关该系的信息仍然保留，从 而不会引起删除异常。 同时，由于数据冗余度的降低，数据没有重复存储，也不 会引起更新异常。
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2.2 完全函数依赖和部分函数依赖
例如：学生成绩表中
姓名 王一 王二 王三 王一
学号 1 2 3 4
年龄 16 15 16 16
籍贯 河北 山东 北京 天津
姓名不能推出年龄，学号也不能推出年龄，但是 姓名 + 学号能推出年龄，故完全依赖；
学号能直接推出籍贯，故是部分依赖
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2.3 传递函数依赖
当关系中的元组增加、删除或更新后都不能被破 坏这种函数依赖。因此，必须根据语义来确定属 性之间的函数依赖，而不能单凭某一时刻关系中 的实际数据值来判断。
20
函数依赖的定义和性质（六）
函数依赖可以保证关系分解的无损连接性
设R(X,Y,Z)，X,Y,Z为不相交的属性集合，如果X Y或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等于其投影在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，称为 关系分解的无损连接性

(完整版)《数据库系统概论》简答题集及答案

《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。

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得到好关系模式的方法 ——模式分解
• 当一个系的学生全部毕业时，只需在 S中删 当一个系的学生全部毕业时， 中删 除该系的全部学生记录，而关系D 除该系的全部学生记录，而关系 中有关 该系的信息仍然保留，从而不会引起异常 该系的信息仍然保留，从而不会引起异常 删除 • 同时，由于数据冗余度的降低，数据没有 同时，由于数据冗余度的降低， 重复存储，也不会引起更新异常 更新异常。 重复存储，也不会引起更新异常。
好关系模式的四个条件
• 分解后的关系模式是一个好的关系数据库 模式。 模式。 • 一个好的关系模式应该具备四个条件： 一个好的关系模式应该具备四个条件：
– 尽可能少的数据冗余 – 没有插入异常 – 没有删除异常 – 没有更新异常
好关系模式VS.最优关系模式
注意
• 一个好的关系模式并不是在任何情况下都 是最优的， 是最优的，
• 最重要的数据依赖
–函数依赖（Functional Dependency,FD） 函数依赖（ Dependency,FD） 函数依赖 –多值依赖（Multivalued Dependency,MVD） 多值依赖（ Dependency,MVD） 多值依赖
函数依赖
• 定义：设R（U）是属性集 上的关系模式， 定义： 上的关系模式， （ ）是属性集U上的关系模式 X，Y是U的子集，r是R的任一具体关系， 的子集， 的任一具体关系， ， 是 的子集 是 的任一具体关系 如果对r的任意两个元组 的任意两个元组t 如果对 的任意两个元组 1，t2，由t1[x]=t2[x] 导致t 导致 1[Y]=t2[Y]， ， • 则称 函数决定 或Y函数依赖于 ，记为 则称X函数决定 函数决定Y或 函数依赖于 函数依赖于X， X→Y。 。
不合理的关系模式存在的问题 ——（3）删除异常。
• 当某系学生全部毕业而未招生时，要删除 全部学生的记录，这时系名、系主任也随 之删除，现实中系仍存在，但数据库中却 无法找到该系的信息。 • 如果某学生不再选修C1课程，本应该只删 去C1，但C1是主关系键的一部分，为保证 实体完整性，必须将整个元组一起删掉， 这样，有关该学生所有的其他信息也随之 丢失。
是系统设计成败的 • 每一关系模式应包括哪些属性？ 每一关系模式应包括哪些属性？ 关键 • 多少关系模式？ 多少关系模式？ • 如何将这些相互关联的关系模式组建成一个适合的关 系模型？ 系模型？
• 规范化理论具有具有指导作用。 规范化理论具有具有指导作用。
关系数据库的设计理论-前言
• 关系数据库规范化理论主要包括三方面的 内容： 内容：
• 函数依赖 • 范式（Normal Form） 范式（ Form） • 模式设计
• 函数依赖起着核心作用，是模式分解和模 函数依赖起着核心作用， 式设计的基础， 式设计的基础， • 范式是模式分解的标准。 范式是模式分解的标准。
不合理关系模式存在的问题
•数据库的逻辑设计为什么要遵循一定的 数据库的逻辑设计为什么要遵循一定的 规范化理论？ 规范化理论？ •什么是好的关系模式？ 什么是好的关系模式？ 什么是好的关系模式 •不好的关系模式可能导致哪些问题？ 不好的关系模式可能导致哪些问题？ 不好的关系模式可能导致哪些问题
• 把关系模式 把关系模式SCD分解为 分解为
– 学生关系 （SNO，SN，AGE，DEPT） 学生关系S（ ， ， ， ） – 选修课 （SNO，CNO，SCORE） 选修课SC（ ， ， ） – 系关系 （DEPT，MN） 系关系D（ ， ）
• 三个结构简单的关系模式
得到好关系模式的方法 ——模式分解
• 关系数据库系统中，关系模型包括一组关系模式， 关系数据库系统中，关系模型包括一组关系模式， 并且各个关系模式不是完全孤立的。 并且各个关系模式不是完全孤立的。 • 一个合适的关系数据库系统的设计，关键是关系 一个合适的关系数据库系统的设计， 数据库模式的设计 这些工作决定了整 • 一个好的关系数据库系统 个系统运行的效率。 个系统运行的效率。
[例1]某教学管理数据库，其关系模式SCD如下： 1]某教学管理数据库，其关系模式SCD如下： 某教学管理数据库 SCD如下
SCD（SNO，SN，AGE，DEPT，MN，CNO，SCORE） SCD（SNO，SN，AGE，DEPT，MN，CNO，SCORE） SNO表示学生学号 表示学生学号， 其中 SNO表示学生学号， AGE表示学生年龄 表示学生年龄， AGE表示学生年龄， MN表示系主任姓名 表示系主任姓名， MN表示系主任姓名， SCORE表示成绩 表示成绩。 SCORE表示成绩。 SN表示学生姓名， SN表示学生姓名， 表示学生姓名 DEPT表示学生所在系别 表示学生所在系别， DEPT表示学生所在系别， CNO表示课程号 表示课程号， CNO表示课程号，
S
SNO S1 S2 S3 S4 SN AGE DEPT 赵军 17 计算机 钱进 18 信息 张伟 20 信息 李平 21 自动化
SC
D
MN CNO SCORE DEPT C1 90 计算机 刘军航 王平 C2 85 信息 自动化 刘军航 C3 57 C6 80 C7 C5 70 C1 0 C2 70 C4 85 C1 93
不合理的关系模式存在的问题 ——（4）更新异常
• 某学生改名，则该学生的所有记录都要逐 某学生改名， 一修改SN的值 一修改 的值 • 某系更换系主任，则属于该系的学生记录 某系更换系主任， 都要修改MN的内容 都要修改 的内容 • 稍有不慎，就有可能漏改某些记录，造成 稍有不慎，就有可能漏改某些记录， 数据库的不一致性，破坏了数据的完整性。 数据库的不一致性，破坏了数据的完整性。
不合理关系模式存在的问题
SNO S1 S1 S2 S2 S2 S2 S3 S3 S3 S4 SN AGE DEPT MN CNO SCORE 赵军 17 计算机 刘军航 C1 90 赵军 17 计算机 刘军航 C2 85 钱进 18 信息 王平 C3 57 钱进 18 信息 王平 C6 80 钱进 18 信息 王平 C7 钱进 18 信息 王平 C5 70 张伟 20 信息 王平 C1 0 张伟 20 信息 王平 C2 70 张伟 20 信息 王平 C4 85 李平 20 自动化 刘军航 C1 93
不合理关系模式存在的问题
• 根据语义规定并分析关系中的数据可看出 根据语义规定并分析关系中的数据可看出:
– （SNO，CNO）属性的组合能唯一标识一个元 ， ） 组，故（SNO，CNO）是该关系模式的主键。 ， ）是该关系模式的主键。
• 进行数据库的操作时，会出现什么问题呢？ 进行数据库的操作时，会出现什么问题呢？
不合理关系模式存在的问题 ——（1）数据冗余
• 系名和系主任的名字存储次数等于该系学 生人数乘以每个学生选修课程数 • 学生的姓名、年龄也都重复存储多次 • 数据冗余度很大，浪费了存储空间。
不合理的关系模式存在的问题 ——（2）插入异常
• 若某新系未招生，则系名和系主任的信息 无法插入到数据库中。因为该关系中 （SCO，CNO）是主键，根据实体完整性 约束，主键值不能为空，而这时SNO和 CNO均无值，因此不能进行插入操作 • 若某学生未选课，即CNO未知，实体完整 性约束还规定，主键的值不能部分为空， 同样也不能进行数据插入操作，故数据库 中就没有该生的信息。
– 比如查询某个学生选修课程名及所在系的系主 任时，要通过连接 连接， 连接所需的系统开销非 任时，要通过连接，而连接所需的系统开销非 常大 – 因此要以实际设计的目标出发进行设计
数据依赖
• 数据依赖
– 通过一个关系中属性之间值的相等与否体现出 来的数据间相互关系 – 数据依赖是现实世界属性间相互联系的抽象 – 数据依赖是数据内在性质，语义的体现。 数据依赖是数据内在性质，语义的体现。
SNO S1 S1 S2 S2 S2 S2 S3 S3 S3 S4
得到好关系模式的方法 ——模式分解
• 在以上三个关系模式中，实现了信息的某 在以上三个关系模式中， 种程度的分离： 种程度的分离：
– S保存学生基本信息，与所选课程及系主任无 保存学生基本信息， 保存学生基本信息 关 – D保存系的信息，与学生无关 保存系的信息， 保存系的信息 – SC保存学生选课的信息，而与学生及系无关 保存学生选课的信息， 保存学生选课的信息
函数依赖
• 函数依赖是语义范畴的概念。
– 只能根据语义来确定一个函数依赖。 只能根据语义来确定一个函数依赖。
• 例如，“姓名→出生年月”
– 只有在没有同名人的条件下成立 如果允许在同 只有在没有同名人的条件下成立,如果允许在同 一关系中有相同姓名存在， 一关系中有相同姓名存在，则出生年月就不再 函数依赖于姓名。 函数依赖于姓名。 – 如果系统设计人员限定不允许相同姓名出现， 如果系统设计人员限定不允许相同姓名出现， 姓名→出生年月 函数依赖成立。 出生年月” 则“姓名 出生年月”函数依赖成立。
数据库设计
关系数据库设计理论
关系数据库设计理论-前言
•层次和网状数据库的设计 层次和网状数据库的设计
•遵循其模型本身固有的原则， 遵循其模型本身固有的原则， 遵循其模型本身固有的原则 •无具体的理论依据 无具体的理论依据 •在运行和使用中发生许多预想不到的问题。 在运行和使用中发生许多预想不到的问题。 在运行和使用中发生许多预想不到的问题
不合理关系模式存在的问题
•根据实际情况，这些数据有以下语义规定 根据实际情况， 根据实际情况 •一个系有若干个学生，一个学生只属于一个系； 一个系有若干个学生， 一个系有若干个学生 一个学生只属于一个系； •一个系只有一名系主任，一个系主任可以同时兼 一个系只有一名系主任， 一个系只有一名系主任 几个系的系主任； 几个系的系主任； •一个学生可以选修多门功课，每门课程 一个学生可以选修多门功课， 一个学生可以选修多门功课 •可被若干个学生选修； 可被若干个学生选修； 可被若干个学生选修 •每个学生学习的课程有一个成绩。 每个学生学习的课程有一个成绩。 每个学生学习的课程有一个成绩 •在此关系模式中填入一部分具体的数据，则可得到 在此关系模式中填入一部分具体的数据， 在此关系模式中填入一部分具体的数据 SCD关系模式的实例，即一个教学管理数据库，如下 关系模式的实例， 关系模式的实例 即一个教学管理数据库， 图所示。 图所示。