An Introduction to Database System 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 概 論An Introduction to Database System第 六 章 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 理 論 第 六 章 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 理 論6.1 問(wèn) 題 的 提 出6.2 規(guī) 范 化6.3 數(shù) 據(jù) 依 賴 的 公 理 系 統(tǒng)*6.4 模 式 的 分 解6.5 小 結(jié) An Introduction to Database System 6.1 問(wèn) 題 的 提 出關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 邏 輯 設(shè) 計(jì)針 對(duì) 具 體 問(wèn) 題 ， 如 何 構(gòu) 造 一 個(gè) 適 合 于 它 的 數(shù) 據(jù)模 式數(shù) 據(jù) 庫(kù) 邏 輯 設(shè) 計(jì) 的 工 具 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 規(guī) 范 化理 論 An Introduction to Database System 問(wèn) 題 的 提 出一 、 概 念 回 顧二 、 關(guān) 系 模 式 的 形 式 化 定 義三 、 什 么 是 數(shù) 據(jù) 依 賴四 、 關(guān) 系 模 式 的 簡(jiǎn) 化 定 義五 、 數(shù) 據(jù) 依 賴 對(duì) 關(guān) 系 模 式 影 響 An Introduction to Database System 一 、 概 念 回 顧 關(guān) 系 關(guān) 系 模 式 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 模 式 An Introduction to Database System 二 、 關(guān) 系 模 式 的 形 式 化 定 義關(guān) 系 模 式 由 五 部 分 組 成 ， 即 它 是 一 個(gè) 五 元 組 ： R(U, D, DOM, F)R： 關(guān) 系 名U： 組 成 該 關(guān) 系 的 屬 性 名 集 合D： 屬 性 組 U中 屬 性 所 來(lái) 自 的 域DOM： 屬 性 向 域 的 映 象 集 合F： 屬 性 間 數(shù) 據(jù) 的 依 賴 關(guān) 系 集 合 An Introduction to Database System 三 、 什 么 是 數(shù) 據(jù) 依 賴1. 完 整 性 約 束 的 表 現(xiàn) 形 式 限 定 屬 性 取 值 范 圍 ： 例 如 學(xué) 生 成 績(jī) 必 須 在 0-100之 間 定 義 屬 性 值 間 的 相 互 關(guān) 連 （ 主 要 體 現(xiàn) 于 值 的 相 等 與否 ） ， 這 就 是 數(shù) 據(jù) 依 賴 ， 它 是 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 模 式 設(shè) 計(jì) 的 關(guān) 鍵 An Introduction to Database System 什 么 是 數(shù) 據(jù) 依 賴 （ 續(xù) ）2. 數(shù) 據(jù) 依 賴 一 個(gè) 關(guān) 系 內(nèi) 部 屬 性 與 屬 性 之 間 的 約 束 關(guān) 系 現(xiàn) 實(shí) 世 界 屬 性 間 相 互 聯(lián) 系 的 抽 象 數(shù) 據(jù) 內(nèi) 在 的 性 質(zhì) 語(yǔ) 義 的 體 現(xiàn) An Introduction to Database System 什 么 是 數(shù) 據(jù) 依 賴 （ 續(xù) ）3. 數(shù) 據(jù) 依 賴 的 類 型 函 數(shù) 依 賴 （ Functional Dependency， 簡(jiǎn) 記 為 FD） 多 值 依 賴 （ Multivalued Dependency， 簡(jiǎn) 記 為 MVD） 其 他 An Introduction to Database System 四 、 關(guān) 系 模 式 的 簡(jiǎn) 化 表 示 關(guān) 系 模 式 R（ U, D, DOM, F） 簡(jiǎn) 化 為 一 個(gè) 三 元 組 ： R（ U, F） 當(dāng) 且 僅 當(dāng) U上 的 一 個(gè) 關(guān) 系 r滿 足 F時(shí) ， r稱 為 關(guān) 系 模 式 R（ U, F） 的 一 個(gè) 關(guān) 系 An Introduction to Database System 五 、 數(shù) 據(jù) 依 賴 對(duì) 關(guān) 系 模 式 的 影 響例 1建 立 一 個(gè) 描 述 學(xué) 校 教 務(wù) 的 數(shù) 據(jù) 庫(kù) ：學(xué) 生 的 學(xué) 號(hào) （ Sno） 、 所 在 系 （ Sdept）系 主 任 姓 名 （ Mname） 、 課 程 名 （ Cname）成 績(jī) （ Grade）單 一 的 關(guān) 系 模 式 ： Student U Sno, Sdept, Mname, Cname, Grade An Introduction to Database System 數(shù) 據(jù) 依 賴 對(duì) 關(guān) 系 模 式 的 影 響 （ 續(xù) ） 屬 性 組 U上 的 一 組 函 數(shù) 依 賴 F： F Sno Sdept, Sdept Mname, (Sno, Cname) Grade An Introduction to Database System Sno CnameSdept Mname Grade 關(guān) 系 模 式 Student中 存 在 的 問(wèn) 題1. 數(shù) 據(jù) 冗 余 太 大2. 更 新 異 常 （ Update Anomalies）3. 插 入 異 常 （ Insertion Anomalies）4. 刪 除 異 常 （ Deletion Anomalies） An Introduction to Database System 數(shù) 據(jù) 依 賴 對(duì) 關(guān) 系 模 式 的 影 響 （ 續(xù) ）結(jié) 論 ：n Student關(guān) 系 模 式 不 是 一 個(gè) 好 的 模 式 。n “ 好 ” 的 模 式 ：不 會(huì) 發(fā) 生 插 入 異 常 、 刪 除 異 常 、 更 新 異 常 ，數(shù) 據(jù) 冗 余 應(yīng) 盡 可 能 少原 因 ： 由 存 在 于 模 式 中 的 某 些 數(shù) 據(jù) 依 賴 引 起 的解 決 方 法 ： 通 過(guò) 分 解 關(guān) 系 模 式 來(lái) 消 除 其 中 不 合 適 的 數(shù) 據(jù) 依 賴 An Introduction to Database System 分 解 關(guān) 系 模 式 把 這 個(gè) 單 一 模 式 分 成 3個(gè) 關(guān) 系 模 式 ： S（ Sno， Sdept， Sno Sdept） ; SC（ Sno， Cno， Grade， （ Sno， Cno） Grade） ; DEPT（ Sdept， Mname， Sdept Mname） An Introduction to Database System 第 六 章 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 理 論6.1 問(wèn) 題 的 提 出6.2 規(guī) 范 化*6.3 數(shù) 據(jù) 依 賴 的 公 理 系 統(tǒng)*6.4 模 式 的 分 解6.5 小 結(jié) An Introduction to Database System 6.2 規(guī) 范 化 規(guī) 范 化 理 論 正 是 用 來(lái) 改 造 關(guān) 系 模 式 ， 通 過(guò) 分 解 關(guān) 系 模 式 來(lái)消 除 其 中 不 合 適 的 數(shù) 據(jù) 依 賴 ， 以 解 決 插 入 異 常 、 刪 除 異 常 、更 新 異 常 和 數(shù) 據(jù) 冗 余 問(wèn) 題 。 An Introduction to Database System 6.2 規(guī) 范 化6.2.1 函 數(shù) 依 賴6.2.2 碼6.2.3 范 式6.2.4 2NF6.2.5 3NF6.2.6 BCNF6.2.7 多 值 依 賴6.2.8 4NF6.2.9 規(guī) 范 化 小 結(jié) An Introduction to Database System 6.2.1 函 數(shù) 依 賴 函 數(shù) 依 賴 平 凡 函 數(shù) 依 賴 與 非 平 凡 函 數(shù) 依 賴 完 全 函 數(shù) 依 賴 與 部 分 函 數(shù) 依 賴 傳 遞 函 數(shù) 依 賴 An Introduction to Database System 一 、 函 數(shù) 依 賴定 義 設(shè) R(U)是 一 個(gè) 屬 性 集 U上 的 關(guān) 系 模 式 ， X和 Y是 U的 子 集 若 對(duì) 于 R(U)的 任 意 一 個(gè) 可 能 的 關(guān) 系 r， r中 不 可 能 存 在 兩 個(gè) 元 組在 X上 的 屬 性 值 相 等 ， 而 在 Y上 的 屬 性 值 不 等 ， 則 稱 “ X函 數(shù)確 定 Y” 或 “ Y函 數(shù) 依 賴 于 X”， 記 作 XY。 An Introduction to Database System 說(shuō) 明 1. 所 有 關(guān) 系 實(shí) 例 均 要 滿 足2. 語(yǔ) 義 范 疇 的 概 念3. 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 設(shè) 計(jì) 者 可 以 對(duì) 現(xiàn) 實(shí) 世 界 作 強(qiáng) 制 的 規(guī)定 An Introduction to Database System 二 、 平 凡 函 數(shù) 依 賴 與 非 平 凡 函 數(shù) 依 賴在 關(guān) 系 模 式 R(U)中 ， 對(duì) 于 U的 子 集 X和 Y，如 果 XY， 但 Y X， 則 稱 XY是 非 平 凡 的 函 數(shù) 依 賴若 XY， 但 Y X, 則 稱 XY是 平 凡 的 函 數(shù) 依 賴 例 ： 在 關(guān) 系 SC(Sno, Cno, Grade)中 ， 非 平 凡 函 數(shù) 依 賴 ： (Sno, Cno) Grade 平 凡 函 數(shù) 依 賴 ： (Sno, Cno) Sno (Sno, Cno) CnoAn Introduction to Database System 平 凡 函 數(shù) 依 賴 與 非 平 凡 函 數(shù) 依 賴 （ 續(xù) ）若 XY， 則 X稱 為 這 個(gè) 函 數(shù) 依 賴 的 決 定 屬 性組 ， 也 稱 為 決 定 因 素 （ Determinant） 。若 XY， YX， 則 記 作 XY。若 Y不 函 數(shù) 依 賴 于 X， 則 記 作 XY。 An Introduction to Database System 三 、 完 全 函 數(shù) 依 賴 與 部 分 函 數(shù) 依 賴定 義 在 R(U)中 ， 如 果 XY， 并 且 對(duì) 于 X的 任 何 一 個(gè) 真 子集 X， 都 有 X Y, 則 稱 Y對(duì) X完 全 函 數(shù) 依 賴 ， 記 作 X F Y。 若 XY， 但 Y不 完 全 函 數(shù) 依 賴 于 X， 則 稱 Y對(duì) X部 分 函 數(shù)依 賴 ， 記 作 X P Y。 An Introduction to Database System 完 全 函 數(shù) 依 賴 與 部 分 函 數(shù) 依 賴 （ 續(xù) ）例 1 中 (Sno,Cno)Grade是 完 全 函 數(shù) 依 賴 ， (Sno,Cno)Sdept是 部 分 函 數(shù) 依 賴 因 為 Sno Sdept成 立 ， 且 Sno是 （ Sno， Cno）的 真 子 集 An Introduction to Database System FP 四 、 傳 遞 函 數(shù) 依 賴定 義 在 R(U)中 ， 如 果 XY， (Y X) ,YX YZ， 則稱 Z對(duì) X傳 遞 函 數(shù) 依 賴 。 記 為 ： X Z 注 : 如 果 YX， 即 XY， 則 Z直 接 依 賴 于 X。例 : 在 關(guān) 系 Std(Sno, Sdept, Mname)中 ， 有 ： Sno Sdept， Sdept Mname Mname傳 遞 函 數(shù) 依 賴 于 Sno An Introduction to Database System 傳 遞 6.2 規(guī) 范 化6.2.1 函 數(shù) 依 賴6.2.2 碼6.2.3 范 式6.2.4 2NF6.2.5 3NF6.2.6 BCNF6.2.7 多 值 依 賴6.2.8 4NF6.2.9 規(guī) 范 化 小 結(jié) An Introduction to Database System 6.2.2 碼定 義 設(shè) K為 R中 的 屬 性 或 屬 性 組 合 。 若 K U， 則 K稱 為 R的 侯 選 碼 （ Candidate Key） 。 若 候 選 碼 多 于 一 個(gè) ， 則 選 定 其 中 的 一 個(gè) 做 為 主 碼（ Primary Key） 。 An Introduction to Database System F 碼 （ 續(xù) ） 主 屬 性 與 非 主 屬 性 包 含 在 任 何 一 個(gè) 候 選 碼 中 的 屬 性 ， 稱 為 主 屬 性 （ Prime attribute） 不 包 含 在 任 何 碼 中 的 屬 性 稱 為 非 主 屬 性 （ Nonprime attribute）或 非 碼 屬 性 （ Non-key attribute） 全 碼 整 個(gè) 屬 性 組 是 碼 ， 稱 為 全 碼 （ All-key） An Introduction to Database System 碼 （ 續(xù) ）例 2 關(guān) 系 模 式 S(Sno,Sdept,Sage)， 單 個(gè) 屬 性 Sno是 碼 ， SC（ Sno， Cno， Grade） 中 ， （ Sno， Cno） 是 碼例 3 關(guān) 系 模 式 R（ P， W， A） P： 演 奏 者 W： 作 品 A： 聽 眾 一 個(gè) 演 奏 者 可 以 演 奏 多 個(gè) 作 品 某 一 作 品 可 被 多 個(gè) 演 奏 者 演 奏 聽 眾 可 以 欣 賞 不 同 演 奏 者 的 不 同 作 品 碼 為 (P， W， A)， 即 All-Key An Introduction to Database System 外 部 碼定 義 關(guān) 系 模 式 R 中 屬 性 或 屬 性 組 X 并 非 R的 碼 ， 但 X 是 另 一 個(gè) 關(guān) 系 模 式 的 碼 ， 則 稱 X 是 R 的 外 部 碼（ Foreign key） 也 稱 外 碼 如 在 SC（ Sno， Cno， Grade） 中 ， Sno不 是 碼 ， 但Sno是 關(guān) 系 模 式 S（ Sno， Sdept， Sage） 的 碼 ， 則Sno是 關(guān) 系 模 式 SC的 外 部 碼 主 碼 與 外 部 碼 一 起 提 供 了 表 示 關(guān) 系 間 聯(lián) 系 的 手 段 An Introduction to Database System 6.2 規(guī) 范 化6.2.1 函 數(shù) 依 賴6.2.2 碼6.2.3 范 式6.2.4 2NF6.2.5 3NF6.2.6 BCNF6.2.7 多 值 依 賴6.2.8 4NF6.2.9 規(guī) 范 化 小 結(jié) An Introduction to Database System 6.2.3 范 式 范 式 是 符 合 某 一 種 級(jí) 別 的 關(guān) 系 模 式 的 集 合 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 中 的 關(guān) 系 必 須 滿 足 一 定 的 要 求 。 滿 足 不 同 程 度要 求 的 為 不 同 范 式 范 式 的 種 類 ：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)An Introduction to Database System 6.2.3 范 式 各 種 范 式 之 間 存 在 聯(lián) 系 ： 某 一 關(guān) 系 模 式 R為 第 n范 式 ， 可 簡(jiǎn) 記 為 R nNF。 一 個(gè) 低 一 級(jí) 范 式 的 關(guān) 系 模 式 ， 通 過(guò) 模 式 分 解 可 以 轉(zhuǎn) 換 為 若干 個(gè) 高 一 級(jí) 范 式 的 關(guān) 系 模 式 的 集 合 ， 這 種 過(guò) 程 就 叫 規(guī) 范 化 An Introduction to Database System NF5NF4BCNFNF3NF2NF1 6.2 規(guī) 范 化6.2.1 函 數(shù) 依 賴6.2.2 碼6.2.3 范 式6.2.4 2NF6.2.5 3NF6.2.6 BCNF6.2.7 多 值 依 賴6.2.8 4NF6.2.9 規(guī) 范 化 小 結(jié) An Introduction to Database System 6.2.4 2NF 1NF的 定 義如 果 一 個(gè) 關(guān) 系 模 式 R的 所 有 屬 性 都 是 不 可 分 的 基 本 數(shù) 據(jù) 項(xiàng) ，則 R 1NF 第 一 范 式 是 對(duì) 關(guān) 系 模 式 的 最 起 碼 的 要 求 。 不 滿 足 第 一 范 式的 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 模 式 不 能 稱 為 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 但 是 滿 足 第 一 范 式 的 關(guān) 系 模 式 并 不 一 定 是 一 個(gè) 好 的 關(guān) 系 模式 An Introduction to Database System 2NF（ 續(xù) ）例 4 關(guān) 系 模 式 S-L-C(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade) Sloc為 學(xué) 生 住 處 ， 假 設(shè) 每 個(gè) 系 的 學(xué) 生 住 在 同 一 個(gè) 地 方 函 數(shù) 依 賴 包 括 ： (Sno, Cno) F Grade Sno Sdept (Sno, Cno) P Sdept Sno Sloc (Sno, Cno) P Sloc Sdept Sloc An Introduction to Database System 2NF（ 續(xù) ） S-L-C的 碼 為 (Sno, Cno) S-L-C滿 足 第 一 范 式 。 非 主 屬 性 Sdept和 Sloc部 分 函 數(shù) 依 賴 于 碼 (Sno, Cno)An Introduction to Database SystemSnoCnoGrade SdeptSlocS-L-C S-L-C不 是 一 個(gè) 好 的 關(guān) 系 模 式 （ 續(xù) ）(1) 插 入 異 常(2) 刪 除 異 常(3) 數(shù) 據(jù) 冗 余 度 大(4) 修 改 復(fù) 雜 An Introduction to Database System S-L-C不 是 一 個(gè) 好 的 關(guān) 系 模 式 （ 續(xù) ） 原 因 Sdept、 Sloc部 分 函 數(shù) 依 賴 于 碼 。 解 決 方 法 S-L-C分 解 為 兩 個(gè) 關(guān) 系 模 式 ， 以 消 除 這 些 部 分 函 數(shù) 依 賴 SC（ Sno， Cno， Grade） S-L（ Sno， Sdept， Sloc） An Introduction to Database System 2NF（ 續(xù) ）函 數(shù) 依 賴 圖 ： An Introduction to Database SystemSnoCnoGrade SC S-LSno SdeptSlocv關(guān) 系 模 式 SC的 碼 為 （ Sno， Cno）v關(guān) 系 模 式 S-L的 碼 為 Snov這 樣 非 主 屬 性 對(duì) 碼 都 是 完 全 函 數(shù) 依 賴 2NF（ 續(xù) ） 2NF的 定 義定 義 若 R 1NF， 且 每 一 個(gè) 非 主 屬 性 完 全 函 數(shù) 依 賴 于 碼 ，則 R 2NF。例 ： S-L-C(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade) 1NF S-L-C(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade) 2NF SC（ Sno， Cno， Grade） 2NF S-L（ Sno， Sdept， Sloc） 2NF An Introduction to Database System 2NF（ 續(xù) ） 采 用 投 影 分 解 法 將 一 個(gè) 1NF的 關(guān) 系 分 解 為 多 個(gè) 2NF的 關(guān) 系 ，可 以 在 一 定 程 度 上 減 輕 原 1NF關(guān) 系 中 存 在 的 插 入 異 常 、 刪除 異 常 、 數(shù) 據(jù) 冗 余 度 大 、 修 改 復(fù) 雜 等 問(wèn) 題 。 將 一 個(gè) 1NF關(guān) 系 分 解 為 多 個(gè) 2NF的 關(guān) 系 ， 并 不 能 完 全 消 除關(guān) 系 模 式 中 的 各 種 異 常 情 況 和 數(shù) 據(jù) 冗 余 。 An Introduction to Database System 6.2 規(guī) 范 化6.2.1 函 數(shù) 依 賴6.2.2 碼6.2.3 范 式6.2.4 2NF6.2.5 3NF6.2.6 BCNF6.2.7 多 值 依 賴6.2.8 4NF6.2.9 規(guī) 范 化 小 結(jié) An Introduction to Database System 6.2.5 3NF 3NF的 定 義定 義 關(guān) 系 模 式 R 中 若 不 存 在 這 樣 的 碼 X、 屬 性 組Y及 非 主 屬 性 Z（ Z Y） , 使 得 XY， YZ成 立 ， Y X， 則 稱 R 3NF。n若 R 3NF， 則 每 一 個(gè) 非 主 屬 性 既 不 部 分 依 賴于 碼 也 不 傳 遞 依 賴 于 碼 。 An Introduction to Database System 3NF（ 續(xù) ）例 ： 2NF關(guān) 系 模 式 S-L(Sno, Sdept, Sloc)中函 數(shù) 依 賴 ： SnoSdept Sdept Sno SdeptSloc 可 得 ： SnoSloc， 即 S-L中 存 在 非 主 屬 性 對(duì) 碼 的 傳 遞 函 數(shù) 依 賴 ， S-L 3NF An Introduction to Database System傳 遞 3NF（ 續(xù) ）函 數(shù) 依 賴 圖 ： An Introduction to Database System S-LSno SdeptSloc 3NF（ 續(xù) ） 解 決 方 法 采 用 投 影 分 解 法 ， 把 S-L分 解 為 兩 個(gè) 關(guān) 系 模 式 ， 以 消除 傳 遞 函 數(shù) 依 賴 ： S-D（ Sno， Sdept） D-L（ Sdept， Sloc）S-D的 碼 為 Sno， D-L的 碼 為 Sdept。n分 解 后 的 關(guān) 系 模 式 S-D與 D-L中 不 再 存 在 傳 遞 依賴 An Introduction to Database System 3NF（ 續(xù) ）S-D的 碼 為 Sno， D-L的 碼 為 Sdept An Introduction to Database System Sno SdeptS-D Sdept SlocD-Lv S-L(Sno, Sdept, Sloc) 2NF S-L(Sno, Sdept, Sloc) 3NF S-D(Sno， Sdept) 3NFD-L(Sdept， Sloc) 3NF 3NF（ 續(xù) ） 采 用 投 影 分 解 法 將 一 個(gè) 2NF的 關(guān) 系 分 解 為 多 個(gè) 3NF的 關(guān) 系 ， 可以 在 一 定 程 度 上 解 決 原 2NF關(guān) 系 中 存 在 的 插 入 異 常 、 刪 除 異 常 、數(shù) 據(jù) 冗 余 度 大 、 修 改 復(fù) 雜 等 問(wèn) 題 。 將 一 個(gè) 2NF關(guān) 系 分 解 為 多 個(gè) 3NF的 關(guān) 系 后 ， 仍 然 不 能 完 全 消 除關(guān) 系 模 式 中 的 各 種 異 常 情 況 和 數(shù) 據(jù) 冗 余 。 An Introduction to Database System 6.2 規(guī) 范 化6.2.1 函 數(shù) 依 賴6.2.2 碼6.2.3 范 式6.2.4 2NF6.2.5 3NF6.2.6 BCNF6.2.7 多 值 依 賴6.2.8 4NF6.2.9 規(guī) 范 化 小 結(jié) An Introduction to Database System 6.2.6 BC范 式 （ BCNF） 定 義 關(guān) 系 模 式 R 1NF， 若 XY且 Y X時(shí) X必 含 有 碼 ， 則 R BCNF。 等 價(jià) 于 ： 每 一 個(gè) 決 定 屬 性 因 素 都 包 含 碼 An Introduction to Database System BCNF（ 續(xù) ） 若 R BCNF 所 有 非 主 屬 性 對(duì) 每 一 個(gè) 碼 都 是 完 全 函 數(shù) 依 賴所 有 的 主 屬 性 對(duì) 每 一 個(gè) 不 包 含 它 的 碼 ， 也 是 完全 函 數(shù) 依 賴沒 有 任 何 屬 性 完 全 函 數(shù) 依 賴 于 非 碼 的 任 何 一 組屬 性 R BCNF R 3NF An Introduction to Database System充 分不 必 要 BCNF（ 續(xù) ）例 5 關(guān) 系 模 式 C（ Cno， Cname， Pcno）n C 3NFn C BCNF例 6 關(guān) 系 模 式 S（ Sno， Sname， Sdept， Sage）n 假 定 S有 兩 個(gè) 碼 Sno， Snamen S 3NF。 n S BCNF An Introduction to Database System BCNF（ 續(xù) ） 例 7 關(guān) 系 模 式 SJP（ S， J， P）n函 數(shù) 依 賴 ： （ S， J） P； (J， P） Sn（ S， J） 與 （ J， P） 都 可 以 作 為 候 選 碼 ,屬 性 相 交nSJP 3NF，nSJP BCNF An Introduction to Database System BCNF（ 續(xù) ）例 8在 關(guān) 系 模 式 STJ（ S， T， J） 中 ， S表 示 學(xué) 生 ， T表示 教 師 ， J表 示 課 程 。 函 數(shù) 依 賴 ： (S， J)T， (S， T)J， TJ (S， J)和 (S， T)都 是 候 選 碼 An Introduction to Database System BCNF（ 續(xù) ） An Introduction to Database System J SJ T STSTJ中 的 函 數(shù) 依 賴 BCNF（ 續(xù) ） STJ 3NF 沒 有 任 何 非 主 屬 性 對(duì) 碼 傳 遞 依 賴 或 部 分 依賴 STJ BCNFT是 決 定 因 素 ， T不 包 含 碼 An Introduction to Database System BCNF（ 續(xù) ） 解 決 方 法 ： 將 STJ分 解 為 二 個(gè) 關(guān) 系 模 式 ： ST(S， T) BCNF， TJ(T， J) BCNF 沒 有 任 何 屬 性 對(duì) 碼 的 部 分 函 數(shù) 依 賴 和 傳 遞 函 數(shù) 依 賴 An Introduction to Database SystemS JST T JTJ 3NF與 BCNF的 關(guān) 系 R BCNF R 3NF 如 果 R 3NF， 且 R只 有 一 個(gè) 候 選 碼 R BCNF R 3NF An Introduction to Database System 充 分不 必 要充 分必 要 6.2 規(guī) 范 化6.2.1 函 數(shù) 依 賴6.2.2 碼6.2.3 范 式6.2.4 2NF6.2.5 3NF6.2.6 BCNF6.2.7 多 值 依 賴6.2.8 4NF6.2.9 規(guī) 范 化 小 結(jié) An Introduction to Database System 6.2.7 多 值 依 賴?yán)?9 學(xué) 校 中 某 一 門 課 程 由 多 個(gè) 教 師 講 授 ， 他們 使 用 相 同 的 一 套 參 考 書 。 每 個(gè) 教 員 可 以 講授 多 門 課 程 ， 每 種 參 考 書 可 以 供 多 門 課 程 使用 。 An Introduction to Database System An Introduction to Database System 課 程 C 教 員 T 參 考 書 B 物 理數(shù) 學(xué) 計(jì) 算 數(shù) 學(xué) 李 勇王 軍 李 勇張 平 張 平 周 峰 普 通 物 理 學(xué)光 學(xué) 原 理 物 理 習(xí) 題 集數(shù) 學(xué) 分 析微 分 方 程高 等 代 數(shù)數(shù) 學(xué) 分 析. 多 值 依 賴 （ 續(xù) ）v 非 規(guī) 范 化 關(guān) 系 多 值 依 賴 （ 續(xù) ） An Introduction to Database System 普 通 物 理 學(xué)光 學(xué) 原 理物 理 習(xí) 題 集普 通 物 理 學(xué)光 學(xué) 原 理物 理 習(xí) 題 集數(shù) 學(xué) 分 析微 分 方 程高 等 代 數(shù)數(shù) 學(xué) 分 析微 分 方 程高 等 代 數(shù)李 勇李 勇李 勇王 軍王 軍王 軍李 勇李 勇李 勇張 平張 平張 平 物 理物 理物 理物 理物 理物 理數(shù) 學(xué)數(shù) 學(xué)數(shù) 學(xué)數(shù) 學(xué)數(shù) 學(xué)數(shù) 學(xué) 參 考 書 B教 員 T課 程 Cv 用 二 維 表 表 示 Teaching 多 值 依 賴 （ 續(xù) ） Teaching BCNF Teaching具 有 唯 一 候 選 碼 (C， T， B)， 即 全 碼 An Introduction to Database System 多 值 依 賴 （ 續(xù) ） Teaching模 式 中 存 在 的 問(wèn) 題(1)數(shù) 據(jù) 冗 余 度 大 (2)插 入 操 作 復(fù) 雜(3) 刪 除 操 作 復(fù) 雜(4) 修 改 操 作 復(fù) 雜 An Introduction to Database System 存 在多 值 依 賴 多 值 依 賴 （ 續(xù) ） 定 義 設(shè) R(U)是 一 個(gè) 屬 性 集 U上 的 一 個(gè) 關(guān) 系 模 式 ， X、 Y和 Z是 U的 子集 ， 并 且 Z U X Y。 關(guān) 系 模 式 R(U)中 多 值 依 賴 XY成 立 ，當(dāng) 且 僅 當(dāng) 對(duì) R(U)的 任 一 關(guān) 系 r， 給 定 的 一 對(duì) （ x， z） 值 ， 有 一 組Y的 值 ， 這 組 值 僅 僅 決 定 于 x值 而 與 z值 無(wú) 關(guān) 例 Teaching（ C, T, B） An Introduction to Database System 多 值 依 賴 （ 續(xù) ） 多 值 依 賴 的 另 一 個(gè) 等 價(jià) 的 形 式 化 的 定 義 ： 在 R（ U） 的 任 一 關(guān) 系 r中 ， 如 果 存 在 元 組 t， s 使 得 tX=sX，那 么 就 必 然 存 在 元 組 w， v r， （ w， v可 以 與 s， t相 同 ） ， 使得 wX=vX=tX， 而 wY=tY， wZ=sZ， vY=sY，vZ=tZ（ 即 交 換 s， t元 組 的 Y值 所 得 的 兩 個(gè) 新 元 組 必 在 r中 ） ，則 Y多 值 依 賴 于 X， 記 為 XY。 這 里 ， X， Y是 U的 子 集 ，Z=U-X-Y。 An Introduction to Database System 多 值 依 賴 （ 續(xù) ） 平 凡 多 值 依 賴 和 非 平 凡 的 多 值 依 賴 若 XY， 而 Z ， 則 稱 XY為 平 凡 的 多 值 依 賴 否 則 稱 XY為 非 平 凡 的 多 值 依 賴 An Introduction to Database System 多 值 依 賴 （ 續(xù) ） 例 10 關(guān) 系 模 式 WSC（ W， S， C）n W表 示 倉(cāng) 庫(kù) ， S表 示 保 管 員 ， C表 示 商 品n 假 設(shè) 每 個(gè) 倉(cāng) 庫(kù) 有 若 干 個(gè) 保 管 員 ， 有 若 干 種 商 品 n 每 個(gè) 保 管 員 保 管 所 在 的 倉(cāng) 庫(kù) 的 所 有 商 品n 每 種 商 品 被 所 有 保 管 員 保 管 An Introduction to Database System 多 值 依 賴 （ 續(xù) ） An Introduction to Database System W S CW1 S1 C1W1 S1 C2W1 S1 C3W1 S2 C1W1 S2 C2W1 S2 C3W2 S3 C4W2 S3 C5W2 S4 C4W2 S4 C5 多 值 依 賴 （ 續(xù) ） An Introduction to Database SystemWS且 WC 用 下 圖 表 示 這 種 對(duì) 應(yīng) 多 值 依 賴 的 性 質(zhì)（ 1） 多 值 依 賴 具 有 對(duì) 稱 性若 XY， 則 XZ， 其 中 Z U X Y（ 2） 多 值 依 賴 具 有 傳 遞 性若 XY， YZ， 則 XZ Y（ 3） 函 數(shù) 依 賴 是 多 值 依 賴 的 特 殊 情 況 。若 XY， 則 XY。（ 4） 若 XY， XZ， 則 XY Z。（ 5） 若 XY， XZ， 則 XYZ。（ 6） 若 XY， XZ， 則 XY-Z， XZ -Y。 An Introduction to Database System 多 值 依 賴 與 函 數(shù) 依 賴 的 區(qū) 別(1) 多 值 依 賴 的 有 效 性 與 屬 性 集 的 范 圍 有 關(guān)(2) 若 函 數(shù) 依 賴 XY在 R（ U） 上 成 立 ， 則 對(duì) 于 任 何Y Y均 有 XY 成 立 多 值 依 賴 XY若 在 R(U)上 成 立 ， 不 能 斷 言 對(duì) 于任 何 Y Y有 XY 成 立 An Introduction to Database System 6.2 規(guī) 范 化6.2.1 函 數(shù) 依 賴6.2.2 碼6.2.3 范 式6.2.4 2NF6.2.5 3NF6.2.6 BCNF6.2.7 多 值 依 賴6.2.8 4NF6.2.9 規(guī) 范 化 小 結(jié) An Introduction to Database System 6.2.8 4NF 定 義 關(guān) 系 模 式 R 1NF， 如 果 對(duì) 于 R的 每 個(gè) 非 平凡 多 值 依 賴 XY（ Y X） ， X都 含 有 碼 ， 則 R 4NF。 如 果 R 4NF， 則 R BCNFn不 允 許 有 非 平 凡 且 非 函 數(shù) 依 賴 的 多 值 依 賴n允 許 的 非 平 凡 多 值 依 賴 是 函 數(shù) 依 賴 An Introduction to Database System 4NF（ 續(xù) ）例 ： Teaching(C,T,B) 4NF 存 在 非 平 凡 的 多 值 依 賴 CT， 且 C不 是 碼n 用 投 影 分 解 法 把 Teaching分 解 為 如 下 兩 個(gè) 關(guān) 系 模 式 ： CT(C, T) 4NF CB(C, B) 4NF CT， CB是 平 凡 多 值 依 賴 An Introduction to Database System 6.2 規(guī) 范 化6.2.1 函 數(shù) 依 賴6.2.2 碼6.2.3 范 式6.2.4 2NF6.2.5 3NF6.2.6 BCNF6.2.7 多 值 依 賴6.2.8 4NF6.2.9 規(guī) 范 化 小 結(jié) An Introduction to Database System 6.2.9 規(guī) 范 化 小 結(jié) 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 規(guī) 范 化 理 論 是 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 邏 輯 設(shè) 計(jì) 的 工 具 目 的 ： 盡 量 消 除 插 入 、 刪 除 一 場(chǎng) ， 修 改 復(fù) 雜 ， 數(shù) 據(jù) 冗 余 基 本 思 想 ： 逐 步 消 除 數(shù) 據(jù) 依 賴 中 不 合 適 的 部 分 實(shí) 質(zhì) ： 概 念 的 單 一 化 An Introduction to Database System 規(guī) 范 化 小 結(jié) （ 續(xù) ） 關(guān) 系 模 式 規(guī) 范 化 的 基 本 步 驟 1NF 消 除 非 主 屬 性 對(duì) 碼 的 部 分 函 數(shù) 依 賴消 除 決 定 屬 性 2NF集 非 碼 的 非 平 消 除 非 主 屬 性 對(duì) 碼 的 傳 遞 函 數(shù) 依 賴凡 函 數(shù) 依 賴 3NF 消 除 主 屬 性 對(duì) 碼 的 部 分 和 傳 遞 函 數(shù) 依 賴 BCNF 消 除 非 平 凡 且 非 函 數(shù) 依 賴 的 多 值 依 賴 4NF An Introduction to Database System 規(guī) 范 化 小 結(jié) （ 續(xù) ） 不 能 說(shuō) 規(guī) 范 化 程 度 越 高 的 關(guān) 系 模 式 就 越 好 在 設(shè) 計(jì) 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 模 式 結(jié) 構(gòu) 時(shí) ， 必 須 對(duì) 現(xiàn) 實(shí) 世 界 的 實(shí) 際 情 況 和用 戶 應(yīng) 用 需 求 作 進(jìn) 一 步 分 析 ， 確 定 一 個(gè) 合 適 的 、 能 夠 反 映現(xiàn) 實(shí) 世 界 的 模 式 上 面 的 規(guī) 范 化 步 驟 可 以 在 其 中 任 何 一 步 終 止 An Introduction to Database System 第 六 章 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 理 論6.1 問(wèn) 題 的 提 出6.2 規(guī) 范 化*6.3 數(shù) 據(jù) 依 賴 的 公 理 系 統(tǒng)*6.4 模 式 的 分 解6.5 小 結(jié) An Introduction to Database System 小 結(jié) (續(xù) ) 若 要 求 分 解 具 有 無(wú) 損 連 接 性 ， 那 么 模 式 分 解 一 定 能 夠達(dá) 到 4NF 若 要 求 分 解 保 持 函 數(shù) 依 賴 ， 那 么 模 式 分 解 一 定 能 夠 達(dá)到 3NF， 但 不 一 定 能 夠 達(dá) 到 BCNF 若 要 求 分 解 既 具 有 無(wú) 損 連 接 性 ， 又 保 持 函 數(shù) 依 賴 ， 則模 式 分 解 一 定 能 夠 達(dá) 到 3NF， 但 不 一 定 能 夠 達(dá) 到 BCNF An Introduction to Database System 小 結(jié) (續(xù) ) 規(guī) 范 化 理 論 為 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 設(shè) 計(jì) 提 供 了 理 論 的 指 南 和 工 具也 僅 僅 是 指 南 和 工 具 并 不 是 規(guī) 范 化 程 度 越 高 ， 模 式 就 越 好必 須 結(jié) 合 應(yīng) 用 環(huán) 境 和 現(xiàn) 實(shí) 世 界 的 具 體 情 況 合 理地 選 擇 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 模 式 An Introduction to Database System