第6章 数据库设计

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。

第6章数据库设计一、选择题1、下列对数据库应用系统设计的说法中正确的是应用程序员可以不必参与数据库的概念结构设计2、在需求分析阶段，常用数据流图描述用户单位的业务流程。

3、下列对E-R图设计的说法中错误的是集成后所得的E-R图中可能存在冗余数据和冗余联系，应予以全部清除4、下列属于逻辑结构设计阶段任务的是将E-R图转换为一组关系模式5、将一个一对多联系型转换为一个独立关系模式时，应取多端实体型的关键属性为关键字。

6、将一个M对N（M>N）的联系型转换成关系模式时，应转换为一个独立的关系模式7、在从E-R图到关系模式的转化过程中，下列说法错误的是关系模式的规范化程度越高，查询的效率就越高8、对数据库的物理设计优劣评价的重点是时空效率A．B．动态和静态性能C．用户界面的友好性D．成本和效益9、下列不属于数据库物理结构设计阶段任务的是确定选用的DBMS10、确定数据的存储结构和存取方法时，下列策略中将表和索引存储在同一磁盘上不利于提高查询效率。

二、填空题1、在设计分E-R图时，由于各个子系统分别面向不同的应用，所以各个分E-R图之间难免存在冲突，这些冲突主要包括_命名冲突_、_属性冲突_和_结构冲突_三类。

2、数据字典中的_数据项_是不可再分的数据单位。

3、若在两个局部E-R图中都有实体“零件”的“重量”属性，而所用重量单位分别为公斤和克，则称这两个E-R图存在_属性_冲突。

4、设有E-R图如图6.18，其中实体“学生”的关键属性是“学号”，实体“课程”的关键属性是“课程编码”，设将其中联系“选修”转换为关系模式R，则R的关键字应为属性集_学号与课程编码__。

5、确定数据库的物理结构主要包括三方面内容，即：_确定数据存放位置和存储结构_、_确定数据存取方法_和_系统配置_。

6、将关系R中在属性A上具有相同值的元组集中存放在连续的物理块上，称为对关系R基于属性A进行_聚簇_。

7、数据库设计的重要特点之一要把_结构（数据）_设计和__行为（处理）_设计密切结合起来，并以_结构（数据）_为核心而展开。

第6章数据库设计一、客观题1.如何构造出一个合适的数据逻辑结构是（）主要解决的问题。

A. 物理结构设计B.数据字典C.逻辑结构设计D.关系数据库查询2.概念结构设计是整个数据库设计的关键，它通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的（）。

A. 数据模型B.概念模型C.层次模型D.关系模型3.数据库设计中，确定数据库存储结构，即确定关系、索引、聚簇、日志、备份等数据的存储安排和存储结构，这是数据库设计的（）。

A. 需求分析阶段B. 逻辑设计阶段C. 概念设计阶段D. 物理设计阶段4.数据库物理设计完成后，进入数据库实施阶段，下述工作中，（）一般不属于实施阶段的工作。

A.建立库结构B.系统调试C.加载数据D.扩充功能5.数据库设计可划分为六个阶段，每个阶段都有自己的设计内容，“为哪些关系，在哪些属性上建什么样的索引”这一设计内容应该属于（）设计阶段。

A.概念设计B.逻辑设计C.物理设计D.全局设计6.在关系数据库设计中，设计关系模式是数据库设计中（）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7.在关系数据库设计中，对关系进行规范化处理，使关系达到一定的范式，例如达到3NF，这是（）阶段的任务。

A.需求分析阶段B.概念设计阶段C.物理设计阶段D.逻辑设计阶段8.概念模型是现实世界的第一层抽象，这一类最著名的模型是（）。

A.层次模型B.关系模型C.网状模型D.实体-关系模型9.对实体和实体之间的联系采用同样的数据结构表达的数据模型为（）。

A.网状模型B.关系模型C.层次模型D.非关系模型10.在概念模型中的客观存在并可相互区别的事物称（）。

A.实体B.元组C.属性D.节点11.区分不同实体的依据是（）。

A.名称B.属性C.对象D.概念12.公司有多个部门和多名职员，每个职员只能属于一个部门，一个部门可以有多名职员，从职员到部门的联系类形是（）。

A.多对多B.一对一C.一对多13.关系数据库中，实现实体之间的联系是通过关系与关系之间的（）。

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。

数据库第6章数据库设计客观题及答案一、选择题1、在数据库设计中，用 ER 图来描述信息结构但不涉及信息在计算机中的表示，它属于数据库设计的（）。

A 需求分析阶段B 概念设计阶段C 逻辑设计阶段D 物理设计阶段答案：B解释：概念设计阶段通常使用 ER 图来描述信息结构，主要是对现实世界中的事物及其关系进行抽象和建模，不考虑具体的计算机实现。

2、数据库物理设计完成后，进入数据库实施阶段，下列各项中不属于实施阶段的工作是（）。

A 建立库结构B 扩充功能C 加载数据D 系统调试解释：扩充功能一般不属于数据库实施阶段的工作，实施阶段主要是按照物理设计的结果建立数据库的实际结构、加载数据并进行调试。

3、在数据库设计中，将 ER 图转换成关系数据模型的过程属于（）。

A 需求分析阶段B 概念设计阶段C 逻辑设计阶段D 物理设计阶段答案：C解释：逻辑设计阶段的主要任务就是将概念模型（如 ER 图）转换为具体的关系数据模型。

4、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：其每一属性都是（）。

A 互不相关的B 不可分解的C 长度可变的D 互相关联的解释：规范化理论要求关系数据库中的关系每一属性都是不可分解的，以避免数据冗余和操作异常。

5、从 ER 模型关系向关系模型转换时，一个 M:N 联系转换为关系模式时，该关系模式的关键字是（）。

A M 端实体的关键字B N 端实体的关键字C M 端实体关键字与 N 端实体关键字组合D 重新选取其他属性答案：C解释：在 M:N 的联系中，转换后的关系模式关键字应为两端实体关键字的组合，这样才能唯一标识一个联系。

6、设有关系模式 R（A，B，C，D），其函数依赖集 F ＝｛A→B，B→C，C→D，D→A}，则 R 的候选关键字为（）。

A ABB BCC CDD 不存在答案：D解释：由于该函数依赖集中存在循环依赖，所以不存在候选关键字。

7、关系数据库规范化是为解决关系数据库中（）问题而引入的。