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  • 关系模式的规范化理论

    千次阅读 2019-05-11 19:43:44
    一个低一级范式的关系模式,通过模式分解转为若干个高一级范式的关系模式的集合,这种分解过程叫作关系模式的规范化(Normalization)。 关系模式规范化的目的和原则 一个关系只要其分量都是不可...

    关系模式规范化的定义

    到目前为止,规范化理论已经提出了六类范式。范式级别可以逐级升高,而升高规范化的过程就是逐步消除关系模式中不合适的数据依赖的过程,使模型中的各个关系模式达到某种程度的分离。一个低一级范式的关系模式,通过模式分解转为若干个高一级范式的关系模式的集合,这种分解过程叫作关系模式的规范化(Normalization)。

     

    关系模式规范化的目的和原则

    一个关系只要其分量都是不可分的数据项,就可称它为规范化的关系,但这只是最基本规范化。规范化的目的就是使结构合理,消除存储异常,使数据冗余尽量小,便于插入、最除和更新。
    规范化的基本原则就是遵循“一事一地”的原则,即一个关系只描述一个实体或者实体间的联系。若多于一个实体,就把它“分离”出来。因此,所谓规范化,实质上是概念的单一化,即个关系表示一个实体。

     

    关系模式规范化的步骤

    规范化就是对原关系进行投影,消除决定属性不是候选键的任何函数依赖。具体可以分为以下几步。
    (1)对1NF关系进行投影,消除原关系中非主属性对键的部分函数依赖,将1NF关系转换成若干个2NF关系。
    (2)对2NF关系进行投影,消除原关系中非主属性对键的传递函数依赖,将2NF关系转换成若干个3NF关系。
    (3)对3NF关系进行投影,消除原关系中主属性对键的部分函数依赖和传递函数依赖,也就是说,使决定因素都包含一个候选键,得到一组BCNF关系。
    (4)对BCNF关系进行投影,消除原关系中的非平凡且非函数依赖的多值依赖,得到一组4NF的关系。

    关系规范化的基本步骤如图所示。

     

    规范化过程

     

     

    一般情况下,我们说没有异常弊病的数据库设计是好的数据库设计,一个不好的关系模式也总是可以通过分解转换成好的关系模式的集合。但是在分解时要全面衡量,综合考虑,视实际情况而定。对于那些只要求查询而不要求插入、删除等操作的系统,几种异常现象的存在并不影响数据库的操作。这时便不宜过度分解,否则当对系统进行整体查询时,需要更多的多表连接操作,这有可能得不偿失。在实际应用中,最有价值的是3NF和BCNF,在进行关系模式的设计时,通常分解到3NF就足够了。

     

    关系模式规范化的要求

    关系模式的规范化过程是通过对关系模式的投影分解来实现的,但是投影分解方法不是唯的,不同的投影分解会得到不同的结果。在这些分解方法中,只有能够保证分解后的关系模式与原关系模式等价的方法才是有意义的。
    判断对关系模式的一个分解是否与原关系模式等价可以有三种不同的标准。
    (1)分解要具有无损连接性;
    (2)分解要具有函数依赖保持性;
    (3)分解既要具有无损连接性,又要具有函数依赖保持性。

     

     


    参考资料:[1]陈志泊,王春玲,许福,范春梅.数据库原理及应用教程(第3版)[M].北京:人民邮电出版社,2014:159-160.
     

     

     

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  • 传统的集合运算 包括关系的并、交、差和笛卡尔积,它们都是二目运算。在进行关系的并、交、差运算时,参与运算的关系R和S必须具有相同的属性,相应的属性取自同一个域,并且两个关系的属性排列次序一样,即R和S具有...

    传统的集合运算

    包括关系的并、交、差和笛卡尔积,它们都是二目运算。在进行关系的并、交、差运算时,参与运算的关系R和S必须具有相同的属性,相应的属性取自同一个域,并且两个关系的属性排列次序一样,即R和S具有相同的结构,这是对关系进行并、交、差运算的前提条件,于是可定义以下四种运算。

    1. 并(Union)

    两个关系的并运算是将两个关系中的所有元组构成一个新的关系,并运算要求两个关系属性的值必须一致,且运算的结果要消除重复的元组。

    设关系R和S具有相同的关系模式,R和S的并是由属于R或属于S的元组构成的集合,记为R∪S。形式定义如下:R∪S≡ {t | t∈R ∨ t∈S},t是元组变量,R和S的元数相同,∨或。

    集合和关系模式 数据库的基础知识
    2. 差(Difference)

    设关系R和S具有相同的关系模式,R和S的差是由于属于R但不属于S的元组构成的集合,即为R-S。其形式定义如下:R-S ≡ {t | t∈R ∧ t∈S},R和S的元数相同,∧并。
    在这里插入图片描述

    1. 交(intersection)

    关系R和S的交是由属于R又属于S的元组构成的集合,记为:R ∩ S,这里要求R和S定义在相同的关系模式上。形式定义如下:R ∩ S ≡ {t |t∈R ∧ t∈S },R和S的元数相同。由于R∩S=R-(R-S),或R∩S=S-(S-R),因此交操作不是一个独立的操作。
    在这里插入图片描述

    4.笛卡尔积(Cartesian Product)

    在这里的笛卡尔积严格的讲应该是广义的笛卡尔积,因为这里笛卡尔积的元素是元组。在进行关系R与S的笛卡尔积实际运算时,可以从R的第一个元组开始,依次与S的每一个元组组合,生成R×S的一个新元组,然后对R的下一个元组进行同样的运算,直到R的最后一个元组也进行完全相同的运算位置,即可得到R×S的全部元祖。

    设关系R和S的元数分别为r和s,定义R和S的一个(r+s)的元组集合,每个元祖的前r个分量来自R的一个元组,后s个分量来自S的一个元组,记为R×S。定义形式如下:R×S ≡ {t| t= ∧ tr∈R ∧ ts∈S},∧并

    集合和关系模式 数据库的基础知识

    专门的关系运算

    专门的关系运算包括选择(Selection)投影连接(join),我们先来看选择:

    选择是在关系R中选择满足给定条件的所有元组构成的新关系。选择运算实际上是从关系R中选取使逻辑表达式F为真的全部元组,这是从行角度进行运算,即水平方向抽取元组。进过选择运算得到的新关系其模式不变,但其中的元组的数目小于等于原关系中元组的个数,它是原关系的一个子集。

    集合和关系模式 数据库的基础知识

    关系R上的投影是从R中选择出若干属性列组成新的关系。投影操作是从列角度进行运算。列子:在学生关系S中,查询学生的姓名和所在系,即求S关系上学生姓名和所在系两个属性上的投影。
    在这里插入图片描述

    连接(join)运算是从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组。形式定义为R ⋈(连接条件) S=σ(连接条件)(R×S),其中连接条件是关系R和S上可比属性的比较运算表达式或可比属性组的逻辑运算表达式。

    当连接条件为等式时,称连接为等值连接(equal join)。如果两个关系所有相同的属性作为等值连接,而且又取消了重复属性,则称为自然连接(natural join)。关系R和S的自然连接记为:R⋈S
    在这里插入图片描述

    两个关系R和S在做自然连接时,选择两个关系在公共属性上值相等的元组构成新的关系。此时,关系R汇总某些元组有可能在S中不存在公共属性上值相等的元组,从而造成R中这些元祖造操作时被舍弃了,同样,S中某些元组也可能被舍弃。

    如果把舍弃的元组也保存在结果关系中,而在其它属性上填空值(Null),那么这种连接就叫做外连接(Outer join)。如果只把左边关系R中要舍弃的元组保留就叫做左外连接(Left outer join或Left join),如果只把右边关系S中要舍弃的元组保留就叫做右外连接(Right outer join或Right join)。

    在这里插入图片描述

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  • 迭代器模式的角色构成(1)迭代器角色(Iterator):定义遍历元素所需要的方法,一般来说会有这么三个方法:取得下一个元素的方法next(),判断是否遍历结束的方法hasNext()),移出当前对象的方法remove(),(2)具体迭代器...

    迭代器模式定义

    迭代器模式(Iterator),提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各种元素,而又不暴露该对象的内部表示。

    迭代器模式的角色构成

    (1)迭代器角色(Iterator):定义遍历元素所需要的方法,一般来说会有这么三个方法:取得下一个元素的方法next(),判断是否遍历结束的方法hasNext()),移出当前对象的方法remove(),

    (2)具体迭代器角色(Concrete Iterator):实现迭代器接口中定义的方法,完成集合的迭代。

    (3)容器角色(Aggregate): 一般是一个接口,提供一个iterator()方法,例如java中的Collection接口,List接口,Set接口等

    (4)具体容器角色(ConcreteAggregate):就是抽象容器的具体实现类,比如List接口的有序列表实现ArrayList,List接口的链表实现LinkList,Set接口的哈希列表的实现HashSet等。

    迭代器模式应用的场景及意义
    (1)访问一个聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示

    (2)支持对聚合对象的多种遍历

    (3)为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口

    迭代器模式四个角色之间的关系可以用类图表示

    cd1a7fd5c16378e7747266b468625a6a.png

    具体代码实现:

    定义迭代器角色(Iterator)

    public interface Iterator {

    public boolean hasNext();

    public Object next();

    }

    定义具体迭代器角色(Concrete Iterator)

    package patten.design;

    import patten.design.List;;

    public class ConcreteIterator implements Iterator {

    private List list = null;

    private int index;

    public ConcreteIterator(List list) {

    super();

    this.list = list;

    }

    @Override

    public boolean hasNext() {

    if (index >= list.getSize()) {

    return false;

    } else {

    return true;

    }

    }

    @Override

    public Object next() {

    Object object = list.get(index);

    index++;

    return object;

    }

    }

    定义容器角色(Aggregate)

    package patten.design;

    //定义集合可以进行的操作

    public interface List {

    public void add(Object obj);

    public Object get(int index);

    public Iterator iterator();

    public int getSize();

    }

    定义具体容器角色(ConcreteAggregate)

    package patten.design;

    public class ConcreteAggregate implements List{

    private Object[] list;

    private int size=0;

    private int index=0;

    public ConcreteAggregate(){

    index=0;

    size=0;

    list=new Object[100];

    }

    @Override

    public void add(Object obj) {

    list[index++]=obj;

    size++;

    }

    @Override

    public Iterator iterator() {

    return new ConcreteIterator(this);

    }

    @Override

    public Object get(int index) {

    return list[index];

    }

    @Override

    public int getSize() {

    return size;

    }

    }

    代码测试

    package patten.design;

    public class IteratorTest {

    /**

    * @param args

    */

    public static void main(String[] args) {

    List list=new ConcreteAggregate();

    list.add("a");

    list.add("b");

    list.add("c");

    list.add("d");

    Iterator it=list.iterator();

    while(it.hasNext()){

    System.out.println(it.next());

    }

    }

    }

    迭代器模式的优缺点:

    迭代器模式的优点有:

    • 简化了遍历方式,对于对象集合的遍历,还是比较麻烦的,对于数组或者有序列表,我们尚可以通过游标来取得,但用户需要在对集合了解很清楚的前提下,自行遍历对象,但是对于hash表来说,用户遍历起来就比较麻烦了。而引入了迭代器方法后,用户用起来就简单的多了。
    • 可以提供多种遍历方式,比如说对有序列表,我们可以根据需要提供正序遍历,倒序遍历两种迭代器,用户用起来只需要得到我们实现好的迭代器,就可以方便的对集合进行遍历了。
    • 封装性良好,用户只需要得到迭代器就可以遍历,而对于遍历算法则不用去关心。

    迭代器模式的缺点:

    • 对于比较简单的遍历(像数组或者有序列表),使用迭代器方式遍历较为繁琐,大家可能都有感觉,像ArrayList,我们宁可愿意使用for循环和get方法来遍历集合。

    总的来说: 迭代器模式是与集合共生共死的,一般来说,我们只要实现一个集合,就需要同时提供这个集合的迭代器,就像java中的Collection,List、Set、Map等,这些集合都有自己的迭代器。假如我们要实现一个这样的新的容器,当然也需要引入迭代器模式,给我们的容器实现一个迭代器。

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  • 转自:http://hi.baidu.com/qicaiqinxian/blog/item/a8bb0bdf31ae081b63279887.htmlE-R图向关系模型转换时犯糊涂了,找到下面这篇文章, 话说的真别扭, 不过问题算是...关系模型的逻辑结构是一组关系模式的集合。E-...

    转自: http://hi.baidu.com/qicaiqinxian/blog/item/a8bb0bdf31ae081b63279887.html

    E-R图向关系模型转换时犯糊涂了,找到下面这篇文章, 话说的真别扭, 不过问题算是能解决了,

    E-R图向关系模式的转换要解决的问题是如何将实体型和实体间的联系转换为关系模式,如何确定这些关系模式的属性和码。

    关系模型的逻辑结构是一组关系模式的集合。E-R图则是由实体型、实体的属性和实体型之间的联系3个要素组成。所以将E-R图转换为关系模型实际上就是要将实体型、实体的属性和实体型之间的联系转换为关系模式。这种转换一般遵循如下的原则:

    一个实体型转换为一个关系模式。实体的属性就是关系的属性,实体的码就是关系的码。
    对于实体型间的联系则有以下不同的情况:

    1、一个1:1联系可以转换为一个独立的关系模式,也可以与任意一端对应的关系模式合并。如果转换为一个独立的关系模式,则与该联系相连的各实体的码以及 联系本身的属性均是该关系的候选码。如果与某一端实体对应的关系模式合并,则需要在该关系模式的属性中加入另一个关系模式的码和联系本身的属性。

    2、一个1:n联系可以转换为一个独立的关系模式,也可以与n端对应的关系模式合并。如果转换为一个独立的关系模式,则与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性,而关系的码为n端实体的码。

    3、一个m:n联系转换为一个关系模式。与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性,各实体的码子组成关系的码或关系码的一部分。
    4、3个或3个以上实体的一个多元联系可以转换为一个关系模式。与该多元联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性,各实体的码组成关系的码或关系码的一部分。
    5、具有相同码的关系模式可以合并。

     

    转载于:https://www.cnblogs.com/diegodu/p/4483954.html

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关系模式的集合