关系模式的规范化.ppt

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1、第4讲 关系模式的规范化,第5章 关系数据库模式设计,例：R=(S#,C#,GRADE,TNAME,TADDR)，F=C#TNAME,(S#,C#)GRADE,TNAMETADDR,主要问题：,C#TNAME,C#TNAME,TNAMETADDR,C#TADDR,（S#，C#）TADDR,到底什么样的关系模式是最优的？标准是什么？如何实现？,主要内容,范式第一范式第二范式第三范式BCNF范式之间的关系和关系模式的规范化向3NF的模式分解算法,一、范式,衡量关系模式好坏的标准就是关系模式的范式（Normal Forms，简记为NF）。可以把范式的概念理解为符合某一条件的关系模式的集合。,在一个关

2、系模式R中，如果R的每一个属性的值域中的值都是不可再分的最小数据单位，则称R是第一范式（1NF）的模式，也称R1NF。,二、第一范式（1NF）,1NF是最基本的范式，满足1NF的关系称为规范化的关系，否则，称为非规范化的关系。,例：R=(S#,C#,GRADE,TNAME,TADDR)，F=C#TNAME,(S#,C#)GRADE,TNAMETADDR,结论：R不是1NF模式,二、第一范式（1NF）（续1）,解决方法 对于有子表的非规范关系，一般采用重复所在行的其它属性的值，增加新的记录，从而把子表中的值分开，将非规范关系转换成规范关系。,二、第一范式（1NF）（续2）,例：R=(S#,C#,

3、GRADE,TNAME,TADDR)，F=C#TNAME,(S#,C#)GRADE,TNAMETADDR,结论：R是1NF模式,二、第一范式（1NF）（续3）,三、第二范式（2NF）,定义：如果一个关系模式R是1NF，且它的每一个非主属性都完全函数依赖于候选键，那么称R是满足第二范式（2NF）的关系模式。,例：R=(S#,C#,GRADE,TNAME,TADDR)，F=C#TNAME,(S#,C#)GRADE,TNAMETADDR,三、第二范式（2NF）（续1）,部分依赖,结论：R不是2NF模式,例：R=(S#,C#,GRADE,TNAME,TADDR),F=C#TNAME,(S#,C#)GR

4、ADE,TNAMETADDR,三、第二范式（2NF）（续2）,R1,R2,例：R=(S#,C#,GRADE,TNAME,TADDR)，F=C#TNAME,(S#,C#)GRADE,TNAMETADDR,三、第二范式（2NF）（续3）,例：R1（S#,C#,GRADE）,F1=(S#,C#)GRADE R2（C#,TNAME,TADDR）,F2=C#TNAME,TNAMETADDR,三、第二范式（2NF）（续4）,结论：R1和R2是2NF模式,r2,r1,结论：R2中仍然存在数据冗余和操作异常,四、第三范式（3NF）,定义：如果一个关系模式R属于1NF，且R的任何一个非主属性都不传递依赖于R的候

5、选键，那么称R是满足第三范式（3NF）的关系模式。,例：R1（S#,C#,GRADE）,F1=(S#,C#)GRADE R2（C#,TNAME,TADDR）,F2=C#TNAME,TNAMETADDR,结论：R1 是3NF模式 R2不是3NF模式,四、第三范式（3NF）（续1）,例：R2（C#,TNAME,TADDR）,F2=C#TNAME,TNAMETADDR,R21（C#,TNAME）,F21=C#TNAMER22（TNAME,TADDR）,F22=TNAMETADDR,四、第三范式（3NF）（续2）,例：在关系模式R(CITY，STREET，ZIP)中，候选键为CITY,STREET和Z

6、IP，STREET，F=CITY,STREETZIP，ZIPCITY。,结论：R是3NF模式,举例：,主属性对候选键的部分依赖,五、BCNF,定义：设有关系模式R(U,F)，F是R上的函数依赖集，X和A是U的子集，且A不是X的子集。如果对于F中的每一个函数依赖XA，X都是R的一个候选键，则称R是鲍依斯-柯德范式，记为BCNF。,结论：R不是BCNF模式,五、BCNF（续）,例：R(CITY，STREET，ZIP)，候选键为CITY,STREET和ZIP，STREET F=CITY,STREETZIP，ZIPCITY。,六、范式之间的关系和关系模式的规范化,？,是3NF的关系模式，是否一定就是2

7、NF模式,思考,？,是BCNF的关系模式，是否一定就是3NF模式,1、定理,定理5.6：一个3NF的关系模式一定是2NF的。定理5.7：一个BCNF的关系模式一定是3NF的。,证明：用反证法。设R是3NF的，但不是2NF的，那么一定存在非主属性A、候选键X和X的真子集Y，使得YA XY 与假设矛盾，所以R也是2NF的。证毕。,XA,2、范式之间的关系,消除非主属性对侯选键的部分函数依赖,消除非主属性对侯选键的传递函数依赖,1NF,2NF,3NF,BCNF,消除主属性对侯选键的部分或传递函数依赖,3、关系模式的规范化,关系模式的规范化就是通过对模式进行分解，将一个属于低级范式的关系模式转换成若干

8、个属于高级范式的关系模式的过程，从而解决或部分解决数据冗余、更新异常等问题。,七、向3NF的模式分解算法,算法5.5 一个关系模式向3NF的保持依赖性的分解输入：关系模式R(U,F)，R上的函数依赖集F（最小依赖集）输出：R的一个保持依赖的分解=R1，R2，Rk，每个Ri为3NF(i=1,2,k)。方法：,七、向3NF的模式分解算法（续1）,（1）若有函数依赖XAF，且XA=R，则=R，转(5)；（2）找出R的不在F中出现的所有属性，并把这些属性构成一个关系模式。然后把这些属性从U中去掉，将剩余的属性仍记为U。（3）对F中的函数依赖按具有相同左部的原则进行分组，并按合并规则将每一组合并成一个新

9、的函数依赖。比如若有XA1，XA2，XAm，则可以将它们合并成XA1A2Am。（4）对于F中的每一个XY，都构成一个关系模式Ri=XY。（5）停止分解，输出。,F是最小函数依赖集,C#,TNAME,S#,C#,GRADE,TNAME,TADDR,R1(C#,TNAME),R2(S#,C#,GRADE),R3(TNAME,TADDR),，保持依赖性,例：R=(S#,C#,GRADE,TNAME,TADDR)，F=C#TNAME,(S#,C#)GRADE,TNAMETADDR,七、向3NF的模式分解算法（续2）,七、向3NF的模式分解算法（续3）,定理5.9 向3NF的无损联接并保持依赖的分解 设

10、=R1，R2，Rk是由算法5.5得到的R的3NF分解，X是R的一个候选键，则=R1，R2，Rk,X 也是R的一个分解。分解中的所有关系模式是3NF的，且分解保持依赖和具有无损联接性。,R1(C#,TNAME),R2(S#,C#,GRADE),R3(TNAME,TADDR),，保持依赖性,结论：该分解保持依赖和具有无损联接性,例：R=(S#,C#,GRADE,TNAME,TADDR)，F=C#TNAME,(S#,C#)GRADE,TNAMETADDR,七、向3NF的模式分解算法（续4）,小结,消除非主属性对侯选键的部分函数依赖,消除非主属性对侯选键的传递函数依赖,1NF,2NF,3NF,BCNF,消除主属性对侯选键的部分或传递函数依赖,保证数据库中各关系模式属于2NF是数据库逻辑设计中的最低要求。,在多数情况下，数据库模式中的关系模式要求达到3NF。,关系模型的规范化设计方法 从语义的角度，确定每个关系模式的函数依赖集；求每个关系模式的函数依赖集的最小依赖集，确定每个模式的候选键；分析关系模式中存在的属性对侯选键的部分和传递依赖，确定规范级别；进行模式分解，必须保证分解的两个特性，即无损联接和保持依赖。,小结（续）,知识体系,问题原因,方法,解决途径,本章总结,