数据库系统概论关系数据理论课件.ppt
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1、数据库系统概论数据库系统概论An Introduction to Database System第六讲第六讲 关系数据理论关系数据理论12019年8月26第六讲 关系数据理论6.1 问题的提出6.2 规范化6.3 数据依赖的公理系统*6.4 模式的分解6.5 小结22019年8月266.1 问题的提出关系模式存在的问题32019年8月26关系模式存在的问题例1(P170):描述学校的数据库:学生的学号(Sno)、所在系(Sdept)系主任姓名(Mname)、课程号(Cno)成绩(Grade)问题:如何设计关系模式?提示:1.概念模型 2.逻辑模型(关系模式)42019年8月26数据依赖对关系模
2、式的影响(续)学校数据库的语义:一个系有若干学生,一个学生只属于一个系;一个系只有一名主任;一个学生可以选修多门课程,每门课程有若干学生选修;每个学生所学的每门课程都有一个成绩。52019年8月26假设设计成单一模式单一的关系模式:Student U Sno,Sdept,Mname,Cno,Grade 62019年8月26Student 表 Sno Sdept Mname Cno Grade S1 计算机系 张明 C1 95 S2 计算机系 张明 C1 90 S3 计算机系 张明 C1 88 S4 计算机系 张明 C1 70 S5 计算机系 张明 C1 78 72019年8月26关系模式Stu
3、dent中存在的问题 数据冗余太大n浪费大量的存储空间 例:每一个系主任的姓名重复出现 修改复杂(Update Anomalies)n数据冗余,修改数据时,维护数据完整性代价大。例:某系更换系主任后,系统必须修改与该系学生有关的每一个元组82019年8月26关系模式Student中存在的问题 插入异常(Insertion Anomalies)n该插的数据插不进去 例,如果一个系刚成立,尚无学生,我们就无法把这个系及其系主任的信息存入数据库。删除异常(Deletion Anomalies)n不该删除的数据不得不删例,如果某个系的学生全部毕业了,我们在删除该系学生信息的同时,把这个系及其系主任的信
4、息也丢掉了。92019年8月26数据依赖对关系模式的影响(续)结论:Student关系模式不是一个好的模式。“好”的模式:不会发生更新异常(插入异常、删除异常、修改复杂),数据冗余应尽可能少。102019年8月26第六讲 关系数据理论6.1 问题的提出6.2 规范化6.3 数据依赖的公理系统*6.4 模式的分解6.5 小结112019年8月266.2 规范化 规范化理论正是用来改造关系模式,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、修改复杂和数据冗余问题。122019年8月266.2 规范化数据依赖(P170)数据依赖是一个关系内部属性与属性之间的一种约束关系。这种
5、约束关系是通过属性间值的相等与否体现出来的数据间的相关联系。是现实世界属性间相互联系的抽象,是数据内在的性质,是语义的体现。132019年8月266.2 规范化数据依赖的类型p函数依赖(Functional Dependency,简记为FD)p多值依赖(Multivalued Dependency,简记为MVD)142019年8月266.2.1 函数依赖一、函数依赖二、平凡函数依赖与非平凡函数依赖三、完全函数依赖与部分函数依赖四、传递函数依赖152019年8月26一、函数依赖(P172)定义6.1 设R(U)是一个属性集U上的关系模式,X和Y是U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r,r
6、中不可能存在两个元组在X上的属性值相等,而在Y上的属性值不等,则称“X函数确定Y”或 “Y函数依赖于X”,记作XY。162019年8月26函数依赖(续)定义:设R(U)是一个属性集U上的关系模式,X和Y是U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r,对于X的每一个值,Y都有一个确定的值与之对应,则称“X函数确定Y”或 “Y函数依赖于X”,记作XY。172019年8月26一、函数依赖(续)为什么叫函数依赖?Y=f(X)X0-Y0 X1-Y1 XN-YN182019年8月26说明:1.函数依赖不是指关系模式R的某个或某些关系实例满足的约束条件,而是指R的所有关系实例均要满足的约束条件。2.函数依
7、赖是语义范畴的概念。只能根据数据的语义来确定函数依赖。例如“姓名性别”这个函数依赖只有在不允许有同名人的条件下成立192019年8月26函数依赖(续)例:Student(Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept)假设不允许重名,则有:Sno Ssex,Sno Sage,Sno Sdept,Sno Sname,Sname Ssex,Sname SageSname Sdept但Ssex Sage若XY,并且YX,则记为XY。若Y不函数依赖于X,则记为XY。202019年8月26二、平凡函数依赖与非平凡函数依赖在关系模式R(U)中,对于U的子集X和Y,如果XY,但Y X,则称XY是非平凡的
8、函数依赖若XY,但Y X,则称XY是平凡的函数依赖例:在关系SC(Sno,Cno,Grade)中,非平凡函数依赖:(Sno,Cno)Grade 平凡函数依赖:(Sno,Cno)Sno (Sno,Cno)CnoCno Cno212019年8月26平凡函数依赖与非平凡函数依赖(续)n对于任一关系模式,平凡函数依赖都是必然成立的,它不反映新的语义,因此若不特别声明,我们总是讨论非平凡函数依赖。222019年8月26三、完全函数依赖与部分函数依赖定义6.2 在关系模式R(U)中,如果XY,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 Y。若XY,但Y不完全函数依赖于X,则称
9、Y部分函数依赖于X,记作X P Y。232019年8月26完全函数依赖与部分函数依赖(续)例:在关系SC(Sno,Cno,Grade)中,由于:Sno Grade,Cno Grade,因此:(Sno,Cno)Grade例:在关系SC(Sno,Sname,Cno,Cname,Grade)中,(Sno,Cno)p Sname (Sno,Cno)p Cname 242019年8月26四、传递函数依赖定义6.3 在关系模式R(U)中,如果XY,YZ,且Y X,Z Y,YX,则称Z传递函数依赖于X。注:如果YX,即XY,则Z直接依赖于X。例:在关系Std(Sno,Sdept,Mname)中,有:Sno
10、Sdept,Sdept Mname Mname传递函数依赖于Sno252019年8月266.2.2 码(与第二章P44的定义比较)定义6.4 设K为关系模式R中的属性或属性组合。若K U,则K称为R的一个侯选码(Candidate Key)。若关系模式R有多个候选码,则选定其中的一个做为主码(Primary key)。p主属性与非主属性pALL KEY262019年8月26外部码定义6.5 关系模式 R 中属性或属性组X 并非 R的码,但 X 是另一个关系模式的码,则称 X 是R 的外部码(Foreign key)也称外码p主码又和外部码一起提供了表示关系间联系的手段。272019年8月266
11、.2.3 范式p关系数据库中的关系模式必须满足一定的要求。满足不同程度要求的为不同范式。p范式的种类:第一范式(1NF)第二范式(2NF)第三范式(3NF)BC范式(BCNF)第四范式(4NF)第五范式(5NF)282019年8月266.2.3 范式p各种范式之间存在联系:p某一关系模式R为第n范式,可简记为RnNF。NF5NF4BCNFNF3NF2NF1292019年8月266.2.4 2NFp1NF的定义如果一个关系模式R的所有属性都是不可分的基本数据项,则R1NF。p第一范式是对关系模式的最起码的要求。不满足第一范式的数据库模式不能称为关系数据库。p但是满足第一范式的关系模式并不一定是一
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