數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用

講課老師：鄒璇

2010年8月第5章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用本章概論關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范設(shè)計(jì)是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)原理中的主要理論之一，它與第3章的關(guān)系運(yùn)算知識(shí)一起，構(gòu)成了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)最重要的、嚴(yán)密的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化設(shè)計(jì)理論主要包含數(shù)據(jù)依賴、范式和規(guī)范化設(shè)計(jì)理論三部分內(nèi)容。其中，數(shù)據(jù)依賴是核心，范式是規(guī)范化設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的一個(gè)最基本問(wèn)題就是如何建立一個(gè)好的數(shù)據(jù)模式，而規(guī)范化設(shè)計(jì)理論則是指導(dǎo)數(shù)據(jù)模式設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。因此，規(guī)范化設(shè)計(jì)對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起著非常重要的作用。本章重點(diǎn)介紹數(shù)據(jù)依賴中的函數(shù)依賴以及范式的判定方法。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用

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5.1關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問(wèn)題5.2規(guī)范化理論5.3Armstrong公理系統(tǒng)本章小結(jié)習(xí)題數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.1關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問(wèn)題

關(guān)系模式是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的型，是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的最重要的內(nèi)容之一。設(shè)計(jì)出一個(gè)規(guī)范的關(guān)系模式，可以盡可能地消除關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)冗余，解決數(shù)據(jù)庫(kù)操作中插入、修改和刪除異常的問(wèn)題。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.1.1概述5.1.2關(guān)系模式存在的問(wèn)題5.1關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問(wèn)題數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.1.1概述關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的鼻祖——E.F.Codd從1971起，提出了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化理論，后經(jīng)過(guò)很多專家和學(xué)者的不斷研究和發(fā)展，規(guī)范化理論研究已經(jīng)取得很多的成果，使數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的方法逐步走向完備。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中關(guān)系模型有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，而且它又可以向其它的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換，而設(shè)計(jì)一個(gè)好的關(guān)系模型需要依托規(guī)范化理論這個(gè)強(qiáng)有力的設(shè)計(jì)工具。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的一個(gè)最基本問(wèn)題是如何建立一個(gè)好的數(shù)據(jù)庫(kù)模式，使數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)無(wú)論是在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，還是在數(shù)據(jù)操縱方面都有較好的性能。這是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)所要解決的問(wèn)題。這就要求關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)必須遵循關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化理論。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.1.2關(guān)系模式存在的問(wèn)題1.數(shù)據(jù)冗余2.操作異常(1)插入(2)修改(3)刪除數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.2規(guī)范化理論規(guī)范化理論的基本思想是通過(guò)合理的分解關(guān)系模式消除其中不合適的數(shù)據(jù)依賴，解決數(shù)據(jù)冗余、修改異常、插入異常、刪除異常的問(wèn)題，使模式中的各關(guān)系模式達(dá)到某種程度的分離。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)依賴分為函數(shù)依賴（FunctionalDependency簡(jiǎn)稱FD）、多值依賴（MultivaluedDependency簡(jiǎn)稱MVD）和連接依賴（JoinDependency簡(jiǎn)稱JD），其中函數(shù)依賴最為重要。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.2規(guī)范化理論5.2.1函數(shù)依賴5.2.2碼5.2.3范式數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.2.1函數(shù)依賴1.定義設(shè)關(guān)系模式R（U），x、y是U的子集。若對(duì)于R（U）上的任何一個(gè)可能關(guān)系，均有x的一個(gè)值對(duì)應(yīng)于y的唯一具體值，稱為y函數(shù)依賴于x或者x函數(shù)決定y，記作：x→y。其中x稱為決定因素，y稱為依賴因素。進(jìn)而，若再有y→x，則稱x與y相互依賴，記作：xy。當(dāng)y不依賴于x時(shí)，記作：x→y。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用2.分類(1)部分與完全函數(shù)依賴設(shè)關(guān)系模式R（U），x、y是U的子集，x’是x的任意一個(gè)真子集，若x→y并且x’→y，則稱y部分函數(shù)依賴（PartilFunctionalDependency）于x，記作x→y。若x→y并且x’→y，則稱y完全函數(shù)依賴（FullFunctionalDependency）于x，記作x→y。5.2.1函數(shù)依賴pf數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用(2)傳遞與直接函數(shù)依賴設(shè)關(guān)系模式R（U），x、y、z是U的子集，若x→y，y又不包含于x，且y→x，但y→z，則稱z傳遞函數(shù)依賴（TransitiveFunctionalDependency）于x，記作x→z。如果有y→x，則xy，此時(shí)稱z直接函數(shù)依賴（DirectFunctionalDependency）于x，而不是傳遞函數(shù)依賴。5.2.1函數(shù)依賴t數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用3.基本性質(zhì)(1)擴(kuò)張性(2)投影性(3)合并性(4)分解性5.2.1函數(shù)依賴數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用

屬性間的三種聯(lián)系實(shí)際上是屬性值之間相互依賴又相互制約的反映，稱為屬性間的數(shù)據(jù)依賴。那么函數(shù)依賴與屬性間的聯(lián)系類型是有關(guān)系的，分別為：①如果屬性x與屬性y的聯(lián)系類型是一對(duì)一時(shí)，則存在函數(shù)依賴x→y，y→x，即xy。②如果屬性x與屬性y的聯(lián)系類型是一對(duì)多時(shí)，則只存在函數(shù)依賴y→x。③如果屬性x與屬性y的聯(lián)系類型是多對(duì)多時(shí)，則x與y之間不存在任何函數(shù)依賴關(guān)系。5.2.1函數(shù)依賴數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.2.2碼1.候選碼(1)定義設(shè)K為R（U，F(xiàn)）中的屬性或?qū)傩越M，若K→U，則K稱為R的候選碼（候選鍵或候選關(guān)鍵字）。若一個(gè)關(guān)系模式的候選碼不只一個(gè)，則選擇其中的一個(gè)為主碼（主鍵）。包含在任何一個(gè)候選碼中的屬性稱為主屬性。不包含在任何候選碼中的屬性稱為非主屬性（非碼屬性）。若候選碼包含所有的屬性，則稱為全碼（全鍵）。f數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.2.2碼(2)確定①觀察函數(shù)依賴集F，看哪些屬性在依賴因素中沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)。設(shè)沒(méi)出現(xiàn)過(guò)的屬性集為K’。若K’為空集，轉(zhuǎn)到步驟④；若K’不為空集，轉(zhuǎn)到步驟②。②根據(jù)候選碼的定義，其中必定包含K’，因?yàn)闆](méi)有其它屬性集能決定K’。觀察K’，如有K’→U，則K’為候選碼，轉(zhuǎn)到步驟⑤，否則轉(zhuǎn)到步驟③。③K’可以分別與{U—K’}中的每一個(gè)屬性組合成新的屬性集，觀察哪個(gè)屬性集能夠完全決定U，繼而找到候選碼。若合并一個(gè)屬性不能找到或者不能找全候選碼，可以將K’分別與{U—K’}中的每?jī)蓚€(gè)（三個(gè)，四個(gè)，…）屬性組合成新的屬性集，進(jìn)行類似的判斷，直到找全所有的候選碼。轉(zhuǎn)到步驟⑤。④假如K’為空集，則先觀察F中的每個(gè)決定因素。若某個(gè)決定因素能夠完全決定U，則其即為候選碼。若不能夠完全決定U，則將決定因素兩個(gè)或多個(gè)組合，觀察哪些組合能夠完全決定U，繼而找到其它的候選碼。轉(zhuǎn)到步驟⑤。⑤結(jié)束。f數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.2.2碼2.外碼外碼的概念在第3章中已敘述過(guò)，這里再總結(jié)如下：F為關(guān)系模式R中的屬性或?qū)傩越M，若其不是R的主碼，但卻是另外一個(gè)關(guān)系模式S的主碼，則稱F是R的外碼或外鍵。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.2.3范式設(shè)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)系模式必須遵循一定的規(guī)則，這種規(guī)則就是范式（NormalForm簡(jiǎn)稱NF）。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)系必須滿足一定的要求，即滿足不同的范式。范式是符合某一種級(jí)別的關(guān)系模式的集合。各范式之間的集合關(guān)系可以表示為：1NF2NFBCNF3NF4NF5NF，如圖5.2所示。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.2.3范式規(guī)范與非規(guī)范關(guān)系1NF2NF3NFBCNF4NF5NF數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.2.3范式1.第一范式若關(guān)系模式R的每個(gè)屬性都是不可再分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，也就是每個(gè)屬性不能有多個(gè)值或者不能有重復(fù)的屬性，則稱R屬于第一范式，記作R∈1NF。在任何一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，第一范式是對(duì)關(guān)系模式的基本要求。由于在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中只討論規(guī)范化的關(guān)系，因此所有非規(guī)范化的關(guān)系模式必須轉(zhuǎn)化成規(guī)范化的關(guān)系。去掉非規(guī)范化關(guān)系中的組合項(xiàng)就能將其轉(zhuǎn)化成規(guī)范化的關(guān)系。每個(gè)規(guī)范化的關(guān)系都是屬于1NF。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.2.3范式2.第二范式若關(guān)系模式R屬于第一范式，并且它的每個(gè)非主屬性都完全函數(shù)依賴于任何一個(gè)候選碼，則稱R屬于第二范式，記作R∈2NF。第二范式是在第一范式的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，根據(jù)定義可知，第二范式就是不存在非主屬性部分依賴于某一候選碼。如果R的候選碼均為單屬性，或者R的全體屬性均為主屬性，那么R屬于2NF。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.2.3范式3.第三范式若關(guān)系模式R不存在這樣的候選碼X、非主屬性Z，使得X→Z成立，則稱R屬于第三范式，記作R∈3NF。若關(guān)系模式屬于第三范式，則它也屬于第二范式。但關(guān)系模式若屬于第二范式，它不一定屬于第三范式。t數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.2.3范式4.BC范式若關(guān)系模式R屬于第一范式，如果對(duì)于R的每個(gè)函數(shù)依賴X→Y（YX），X都含有候選碼，則稱R屬于BC范式，記作R∈BCNF。BCNF通常被認(rèn)為是修正的3NF，它是在滿足1NF的基礎(chǔ)上，沒(méi)有任何屬性傳遞依賴于任意一個(gè)候選碼。等價(jià)于滿足第三范式且主屬性與碼之間不存在依賴關(guān)系。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.2.3范式5.多值依賴（1）多值依賴的定義。設(shè)關(guān)系模式R（U），x、y、z是U的子集，z=U-x-y。若對(duì)于R（U）的任一關(guān)系r，給定的一個(gè)（x，z）值，存在一組y的值與之對(duì)應(yīng)，并且這組值僅僅決定于x值而與z值無(wú)關(guān)，稱為y多值依賴于x或者x多值決定y，記作：x→→y。在多值依賴中，若x→→y且z=U-x-y≠φ，則稱x→→y是非平凡的多值依賴，否則稱為平凡的多值依賴。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.2.3范式（2）多值依賴與函數(shù)依賴的區(qū)別。①在函數(shù)依賴中，x→y的有效性僅僅由x、y這兩個(gè)屬性集決定，不涉及第三個(gè)屬性集，而在多值依賴中，判定x→→y在屬性集U（z=U-x-y）上是否成立，不僅要檢查x、y上的值，而且要檢查U的其余屬性z上的值。因此，多值依賴的有效性與屬性集的范圍有關(guān)。若x→→y在R上成立，在屬性集W（UW）上也成立，則稱x→→y為R（U）的嵌入型多值依賴。②若函數(shù)依賴x→y在R（U）上成立，則對(duì)于y的任一子集y’均有x→y’成立。而多值依賴x→→y在R（U）上成立，卻不能確定x→→y'成立。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用（3）多值依賴的性質(zhì)。①對(duì)稱性。如果x→→y，則x→→z，其中z＝U-x-y。②傳遞性。如果x→→y，y→→z，則x→→（z-y）。③偽傳遞性。如果x→→y，wy→→z，則wx→→（z-wy）。④合并性。如果x→→y，x→→z，則x→→yz。⑤分解性。如果x→→y，x→→z，則x→→（y∩z），x→→（y-z），x→→（z-y）。⑥增廣性。如果x→→y，且v∈w，則wx→→vy。⑦從函數(shù)依賴導(dǎo)出多值依賴：如果x→y，則x→→y。⑧從多值依賴導(dǎo)出函數(shù)依賴：如果x→→y，z∈y，y∩w=φ，w→z，則x→z。5.2.3范式數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用6.第四范式若關(guān)系模式R屬于第一范式，如果對(duì)于R的每個(gè)非平凡的多值依賴X→→Y，X都含有候選碼，則稱R屬于第四范式，記作R∈4NF。5.2.3范式數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用數(shù)據(jù)依賴中除了兩種最重要的函數(shù)依賴和多值依賴，還有連接依賴。如果考慮函數(shù)依賴，則屬于BCNF的關(guān)系模式的規(guī)范化程度是最高的；如果考慮多值依賴，則屬于4NF的關(guān)系模式的規(guī)范化程度是最高的。函數(shù)依賴是多值依賴的一種特殊情況，而多值依賴又是連接依賴的一種特殊情況。但連接依賴不像函數(shù)依賴和多值依賴那樣可以由語(yǔ)義直接導(dǎo)出，而是在關(guān)系的連接運(yùn)算時(shí)才反映出來(lái)的。5.2.3范式數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.3Armstrong公理系統(tǒng)Armstrong公理系統(tǒng)是有效而完備的公理系統(tǒng)，它其中的一些推理規(guī)則是關(guān)系模式分解算法的理論基礎(chǔ)。本節(jié)主要介紹公理系統(tǒng)推理規(guī)則、屬性集的閉包概念、最小函數(shù)依賴集的分析方法和模式設(shè)計(jì)的原則。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.3Armstrong公理系統(tǒng)5.3.1Armstrong公理系統(tǒng)推理規(guī)則5.3.2屬性集的閉包5.3.3最小函數(shù)依賴集5.3.4規(guī)范化模式設(shè)計(jì)的三個(gè)原則數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.3.1Armstrong公理系統(tǒng)推理規(guī)則

設(shè)關(guān)系模式R（U，F(xiàn)），其中U是屬性全集，F(xiàn)是U上的一組函數(shù)依賴，有以下的推理規(guī)則：A1自反律：若屬性集Y包含于屬性集X，屬性集X又包含于U，則X→Y在R上成立。A2增廣律：若X→Y在R上成立，且屬性集Z包含于屬性集U，則XZ→YZ在R上成立。A3傳遞律：若X→Y和Y→Z在R上成立，則X→Z在R上也成立。A4偽傳性：若X→Y，且YW→Z，則XW→Z。A5合成性：若X→Y，且X→Z，則X→YZ。A6分解性：若X→Y，且屬性集Z包含于屬性集Y，則X→Z。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.3.2屬性集的閉包設(shè)有關(guān)系模式R(U，F(xiàn))，其中U為屬性全集，X是U的子集，F(xiàn)為R的函數(shù)依賴集，則由Armstrong公理推導(dǎo)出的所有函數(shù)依賴中的依賴因素（右部）所形成的屬性集，稱為屬性集X關(guān)于函數(shù)依賴集F的閉包，記做（X）F+。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.3.2屬性集的閉包下面介紹求解（X）F+的算法。（1）將X置入（X）F+中，即（X）F+=X（2）對(duì)于F中的每一個(gè)函數(shù)依賴FD，若決定因素（左部）屬于（X）F+，則將依賴因素（右部）置入（X）F+中，即（X）F+=X∪依賴因素。（3）重復(fù)第二步，直至（X）F+不能再擴(kuò)大。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.3.3最小函數(shù)依賴集函數(shù)依賴集F中包含若干個(gè)函數(shù)依賴，為了得到最為精簡(jiǎn)的函數(shù)依賴集，我們應(yīng)該去掉其中平凡的、無(wú)關(guān)的函數(shù)依賴和多余的屬性。如果函數(shù)依賴集F滿足下列條件，那么F就是最小的，稱為最小函數(shù)依賴集或最小覆蓋，記作Fm：1．F中的每一個(gè)函數(shù)依賴的依賴因素（右邊）只含有單個(gè)屬性。2．F中沒(méi)有冗余的函數(shù)依賴，即在F中不存在這樣的函數(shù)依賴X→Y，使得F與F-｛X→Y｝等價(jià)。3．每個(gè)函數(shù)依賴的左邊沒(méi)有冗余的屬性，即F中不存在這樣的函數(shù)依賴X→Y，X有真子集W使得F-｛X→Y｝∪｛W→Y｝與F等價(jià)。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用5.3.4規(guī)范化模式設(shè)計(jì)的三個(gè)原則1．表達(dá)性表達(dá)性涉及到兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)模式的等價(jià)（數(shù)據(jù)等價(jià)和依賴等價(jià)）問(wèn)題，分別用無(wú)損聯(lián)接性和保持函數(shù)依賴性來(lái)衡量。關(guān)系模式的規(guī)范化過(guò)程是通過(guò)對(duì)關(guān)系模式的投影分解來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于投影分解的方法并不只一種，因此不同的投影分解會(huì)得到不同的結(jié)果。只有能夠保證分解后的關(guān)系模式與原來(lái)的關(guān)系模式等價(jià)的方法才是有意義的。人們判斷對(duì)關(guān)系模式的一個(gè)分解是否與原關(guān)系模式等價(jià)要符合下面的2個(gè)條件：（1）分解要具有“無(wú)損連接性”。（2）分解要具有“保持函數(shù)依賴性”。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用如果一個(gè)分解具有無(wú)損連接性，則能夠保證不丟失信息。如果一個(gè)分解具有保持函數(shù)依賴性，則保證不會(huì)破壞原來(lái)的語(yǔ)義，減輕或解決各種異常情況。分解具有無(wú)損連接性和保持函數(shù)依賴性是兩個(gè)相互獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)。具有無(wú)損連接性的分解不一定具有保持函數(shù)依賴性。同樣，具有保持函數(shù)依賴性的分解也不一定具有無(wú)損連接性。5.3.4規(guī)范化模式設(shè)計(jì)的三個(gè)原則數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用2．分離性分離性需要屬性之間的“獨(dú)立聯(lián)系”使用不同的關(guān)系模式表達(dá)。這個(gè)性質(zhì)主要是在模式設(shè)計(jì)中，要盡可能地消除數(shù)據(jù)的冗余，具體來(lái)說(shuō)要求模式達(dá)到3NF或BCNF。3NF消除了非主屬性對(duì)候選碼的傳遞函數(shù)依賴，而B(niǎo)CNF消除了主屬性對(duì)候選碼的部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴。我們通過(guò)模式的分解，使用不同的關(guān)系模式描述屬性之間的“獨(dú)立聯(lián)系”，將數(shù)據(jù)冗余度減少到極小。5.3.4規(guī)范化模式設(shè)計(jì)的三個(gè)原則數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用3．最小冗余性最小冗余性要求在分解后的關(guān)系模式能表達(dá)原來(lái)所有信息的前提下，實(shí)現(xiàn)模式個(gè)數(shù)和模式中的屬性總數(shù)達(dá)到最少。5.3.4規(guī)范化模式設(shè)計(jì)的三個(gè)原則數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用規(guī)范化理論提供了一套完整的模式分解方法，按照這套算法可以做到：如果要求分解既具有無(wú)損連接性，又具有保持函數(shù)依賴性，則分解一定能夠達(dá)到3NF，但不一定能夠達(dá)到BCNF。所以在3NF的規(guī)范化中，既要檢查分解是否具有無(wú)損連接性，又要檢查分解是否具有保持函數(shù)依賴性。只有這兩條都滿足，才能保證分解的正確性和有效性，才既不會(huì)發(fā)生信息丟失，又保證關(guān)系中的數(shù)據(jù)滿足完整性約束。5.3.4規(guī)范化模式設(shè)計(jì)的三個(gè)原則數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用本章小結(jié)1．由于關(guān)系模式中的屬性之間存在著相互制約、相互依賴的關(guān)系，它們直接影響著關(guān)系模式的質(zhì)量，而關(guān)系模式設(shè)計(jì)的質(zhì)量決定是否引起數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)冗余和操作異常等問(wèn)題，因此，在數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)中進(jìn)行關(guān)系的規(guī)范化是非常重要的一步。2．規(guī)范化的目的就是使關(guān)系模式的結(jié)構(gòu)更加合理，消除操作中引起的一些異常，并且使數(shù)據(jù)的冗余度降低，便于數(shù)據(jù)庫(kù)中的操作。完全和部分函數(shù)依賴、傳遞和直接的函數(shù)依賴、碼的定義和確定方法，這些概念是規(guī)范化理論的依據(jù)和規(guī)范化程度的準(zhǔn)則要素。在設(shè)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)系模式時(shí)，需要遵循一定的規(guī)則。范式的定義就是給出了這樣的一些規(guī)則。為了滿足不同系統(tǒng)的實(shí)際要求，我們選擇不同的范式級(jí)別。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用本章小結(jié)3．為了提高關(guān)系模式范式的等級(jí)，我們對(duì)其進(jìn)行投影分解。Armstrong公理系統(tǒng)推理規(guī)則是關(guān)系模式分解算法的理論基礎(chǔ)。屬性集的閉包、最小函數(shù)依賴集的概念對(duì)關(guān)系模式的設(shè)計(jì)的質(zhì)量有直接的關(guān)系。一個(gè)好的模式設(shè)計(jì)方法應(yīng)符合三條原則：表達(dá)性、分離性和最小冗余性。要求具有無(wú)損連接性和保持函數(shù)依賴性；模式需要達(dá)到3NF或BCNF；分解后的模式個(gè)數(shù)最少且模式中屬性總數(shù)最少。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用習(xí)題一、選擇題1、關(guān)系模式中數(shù)據(jù)依賴問(wèn)題的存在，可能會(huì)導(dǎo)致庫(kù)中數(shù)據(jù)刪除異常，這是指()。A．該刪除的數(shù)據(jù)不能實(shí)現(xiàn)刪除B．?dāng)?shù)據(jù)刪除后導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)處于不一致?tīng)顟B(tài)C．刪除了不該刪除的數(shù)據(jù)D．以上都不對(duì)2、若屬性A函數(shù)決定屬性B時(shí)，則屬性A與屬性B之間具有()的聯(lián)系。A．一對(duì)一B．一對(duì)多C．多對(duì)一D．多對(duì)多3、有關(guān)系模式R（V，W，X，Y，Z），其中函數(shù)依賴集F={V→W，（X，Y）→V，（X，W）→Y，（X，Z）→Y}，關(guān)系模式R的候選碼是()。A．（X，Z）B．（X，W）C．（X，Y）D．V4、規(guī)范化的關(guān)系模式中，所有屬性都必須是()。A．互不相關(guān)的B．相互關(guān)聯(lián)的C．長(zhǎng)度可變的D．不可分解的5、設(shè)關(guān)系模式R（A，B，C，D，E），其中函數(shù)依賴集F＝{A→C，B→A，CD→B，E→D}，則不可導(dǎo)出的函數(shù)依賴是()。A．AD→BB．CD→AEC．CE→UD．B→C數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用6、設(shè)關(guān)系模式R屬于第二范式，若在R中消除了傳遞函數(shù)依賴，則R至少屬于()。A．第一范式B．第二范式C．第三范式D．第四范式7、設(shè)關(guān)系模式R（U，F(xiàn)），其中U={P，S，T}，F(xiàn)={PS→T，ST→P}，則R至多屬于()。A．第二范式B．第三范式C．BC范式D．第五范式8、下列關(guān)于函數(shù)依賴的敘述中，()是正確的。A．由X→Y，Y→Z，有X→YZB．由XY→Z，有X→Z或X→ZC．由X→Y，WX→Z，有WY→ZD．由X→Y及Z?X，有Y→Z9、存在非主屬性對(duì)候選碼的部分函數(shù)依賴的關(guān)系模式屬于()。A．第一范式B．第二范式C．第三范式D．BC范式10、已知R（U，F(xiàn)），U={A，B，C}，F(xiàn)={B→A}，有分解ρ1={AB，BC}，則ρ1()。A．具有無(wú)損連接，保持函數(shù)依賴B．不具有無(wú)損連接，保持函數(shù)依賴C．具有無(wú)損連接，不保持函數(shù)依賴D．不具有無(wú)損連接，不保持函數(shù)依賴習(xí)題數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用二、填空題1、一個(gè)不好的關(guān)系模式會(huì)存在

和

等問(wèn)題。2、數(shù)據(jù)依賴分為

依賴、

依賴和連接依賴。3、設(shè)關(guān)系模式R（U），x、y是U的子集，x’是x的任意一個(gè)真子集，若

并且

，則稱y部分函數(shù)依賴于x。4、設(shè)關(guān)系模式R（U），x、y、z是U的子集，若x→y，

，且y→x，但

，則稱z傳遞函數(shù)依賴于x。5、設(shè)K為R（U）中的屬性或?qū)傩越M，若

，則K稱為R的候選碼（候選鍵或候選關(guān)鍵字）。6、包含在任何一個(gè)候選碼中的屬性稱為

；包含關(guān)系模式中全部屬性的候選碼稱為

。7、一個(gè)較低范式的關(guān)系，可以通過(guò)關(guān)系的分解轉(zhuǎn)換為若干個(gè)

范式關(guān)系的集合，這一過(guò)程就叫做

。8、F與它的最小函數(shù)依賴集是

，每個(gè)函數(shù)依賴集F

只有一個(gè)最小函數(shù)依賴集。9、關(guān)系模式的分解是否與原關(guān)系等價(jià)需要進(jìn)行

或者

的判斷。10、Armstrong公理系統(tǒng)是

的和

的。習(xí)題數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用三、問(wèn)答題1、設(shè)關(guān)系模式R（U，F(xiàn)），其中U={H，I，J，K，L，M}，F(xiàn)={HI→J，IJ→K，IL→J，JK→I，JL→HM，JM→IK，J→H，K→LM}，求出R的所有侯選碼。2、設(shè)關(guān)系模式R（U，F(xiàn)），其中U={A，B，C，D，E，G}，F(xiàn)={B→G，E→A，BE→D，A→C}，判斷關(guān)系模式屬于第幾范式，若沒(méi)達(dá)到3NF，則將其分解至3NF。3、關(guān)系模式R（U，F(xiàn)），U＝{COURSE，TEACHER，TIME，CLASSROOM，STUDENT}，其中COURSE代表課程，TEACHER代表老師，TIME代表上課時(shí)間，CLASSROOM代表教室，STUDENT代表學(xué)生，F(xiàn)={COURSE→TEACHER，（TIME，CLASSROOM）→COURSE，（TIME