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  • 关系模式

    千次阅读 2019-02-25 14:23:00
    先来张图,看看这11中模式关系: 第一类:通过父类与子类的关系进行实现。 第二类:两个类之间。 第三类:类的状态。 第四类:通过中间类 image.png 父类与子类关系 0、策略模式(strategy) 策略模式定义了...

    先来张图,看看这11中模式的关系:

    第一类:通过父类与子类的关系进行实现。

    第二类:两个类之间。

    第三类:类的状态。

    第四类:通过中间类

    3145530-fa028aa4b11383b3.png
    image.png

    父类与子类关系

    0、策略模式(strategy)

    策略模式定义了一系列算法,并将每个算法封装起来,使他们可以相互替换,且算法的变化不会影响到使用算法的客户。需要设计一个接口,为一系列实现类提供统一的方法,多个实现类实现该接口,设计一个抽象类(可有可无,属于辅助类),提供辅助函数,关系图如下:

    3145530-d42513e8e972bc4b.png
    策略模式

    图中ICalculator提供同意的方法,
    AbstractCalculator是辅助类,提供辅助方法,接下来,依次实现下每个类:

    首先统一接口:

    public interface ICalculator {  
        public int calculate(String exp);  
    }  
    

    辅助类:

    public abstract class AbstractCalculator {  
        public int[] split(String exp,String opt){  
            String array[] = exp.split(opt);  
            int arrayInt[] =  new int[2];  
            arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);  
            arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);  
            return arrayInt;  
        }  
    }  
    

    三个实现类:

    public class Plus extends AbstractCalculator implements ICalculator {  
        @Override  
        public int calculate(String exp) {  
            int arrayInt[] = split(exp,"\\+");  
            return arrayInt[0]+arrayInt[1];  
        }  
    }  
    public class Minus extends AbstractCalculator implements ICalculator {  
        @Override  
        public int calculate(String exp) {  
            int arrayInt[] = split(exp,"-");  
            return arrayInt[0]-arrayInt[1];  
        }  
    }  
    public class Multiply extends AbstractCalculator implements ICalculator {  
        @Override  
        public int calculate(String exp) {  
            int arrayInt[] = split(exp,"\\*");  
            return arrayInt[0]*arrayInt[1];  
        }  
    }  
    

    简单的测试类:

    public class StrategyTest {  
        public static void main(String[] args) {  
            String exp = "2+8";  
            ICalculator cal = new Plus();  
            int result = cal.calculate(exp);  
            System.out.println(result);  
        }  
    }  
    

    输出:10

    策略模式的决定权在用户,系统本身提供不同算法的实现,新增或者删除算法,对各种算法做封装。因此,策略模式多用在算法决策系统中,外部用户只需要决定用哪个算法即可。

    1、模板方法模式(Template Method)

    解释一下模板方法模式,就是指:一个抽象类中,有一个主方法,再定义1...n个方法,可以是抽象的,也可以是实际的方法,定义一个类,继承该抽象类,重写抽象方法,通过调用抽象类,实现对子类的调用,先看个关系图:

    3145530-420949d8167184e9.png
    模板方法模式

    就是在AbstractCalculator类中定义一个主方法calculate,calculate()调用spilt()等,Plus和Minus分别继承AbstractCalculator类,通过对AbstractCalculator的调用实现对子类的调用,看下面的例子:

    public abstract class AbstractCalculator {  
        /*主方法,实现对本类其它方法的调用*/  
        public final int calculate(String exp,String opt){  
            int array[] = split(exp,opt);  
            return calculate(array[0],array[1]);  
         }  
        /*被子类重写的方法*/  
        public abstract int calculate(int num1, int num2);  
        public int[] split(String exp,String opt){  
            String array[] = exp.split(opt);  
            int arrayInt[] = new int[2];  
            arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);  
            arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);  
            return arrayInt;  
        }  
    }  
    public class Plus extends AbstractCalculator {  
        @Override  
        public int calculate(int num1, int num2) {  
            return num1 + num2;  
        }  
    }  
    

    测试类:

    public class StrategyTest {  
        public static void main(String[] args) {  
            String exp = "8+8";  
            AbstractCalculator cal = new Plus();  
            int result = cal.calculate(exp, "\\+");  
            System.out.println(result);  
        }  
    }  
    

    我跟踪下这个小程序的执行过程:首先将exp和"\+"做参数,调用AbstractCalculator类里的calculate(String,String)方法,在calculate(String,String)里调用同类的split(),之后再调用calculate(int ,int)方法,从这个方法进入到子类中,执行完return num1 + num2后,将值返回到AbstractCalculator类,赋给result,打印出来。正好验证了我们开头的思路。

    类之间的关系

    2、观察者模式(Observer)

    包括这个模式在内的接下来的四个模式,都是类和类之间的关系,不涉及到继承。观察者模式很好理解,类似于邮件订阅和RSS订阅,当我们浏览一些博客或wiki时,经常会看到RSS图标,就这的意思是,当你订阅了该文章,如果后续有更新,会及时通知你。其实,简单来讲就一句话:当一个对象变化时,其它依赖该对象的对象都会收到通知,并且随着变化!对象之间是一种一对多的关系。先来看看关系图:

    3145530-92285f36f9e91eea.png
    image.png

    MySubject类就是我们的主对象,Observer1和Observer2是依赖于MySubject的对象,当MySubject变化时,Observer1和Observer2必然变化。AbstractSubject类中定义着需要监控的对象列表,可以对其进行修改:增加或删除被监控对象,且当MySubject变化时,负责通知在列表内存在的对象。我们看实现代码:

    一个Observer接口:

    public interface Observer {  
        public void update();  
    }  
    

    两个实现类:

    public class Observer1 implements Observer {  
        @Override  
        public void update() {  
            System.out.println("observer1 has received!");  
       }  
    }  
    public class Observer2 implements Observer {  
        @Override  
        public void update() {  
            System.out.println("observer2 has received!");  
        }  
    }  
    

    Subject接口及实现类:

    public interface Subject {  
        /*增加观察者*/  
        public void add(Observer observer);  
        /*删除观察者*/  
        public void del(Observer observer);  
        /*通知所有的观察者*/  
        public void notifyObservers();  
        /*自身的操作*/  
        public void operation();  
    }  
    public abstract class AbstractSubject implements Subject {  
        private Vector<Observer> vector = new Vector<Observer>();  
        @Override  
        public void add(Observer observer) {  
            vector.add(observer);  
        }  
        @Override  
        public void del(Observer observer) {  
            vector.remove(observer);  
        }  
        @Override  
        public void notifyObservers() {  
            Enumeration<Observer> enumo = vector.elements();  
            while (enumo.hasMoreElements()){  
                enumo.nextElement().update();  
            }  
        }  
    }  
    public class MySubject extends AbstractSubject {  
        @Override  
        public void operation() {  
            System.out.println("update self!");  
            notifyObservers();  
        }  
    }  
    

    测试类:

    public class ObserverTest {  
        public static void main(String[] args) {  
            Subject sub = new MySubject();  
            sub.add(new Observer1());  
            sub.add(new Observer2());  
            sub.operation();  
        }  
    }  
    

    输出:

    update self!
    observer1 has received!
    observer2 has received!

    3、迭代子模式(Iterator)

    顾名思义,迭代器模式就是顺序访问聚集中的对象,一般来说,集合中非常常见,如果对集合类比较熟悉的话,理解本模式会十分轻松。这句话包含两层意思:一是需要遍历的对象,即聚集对象,二是迭代器对象,用于对聚集对象进行遍历访问。我们看下关系图:

    3145530-3fd362b499d936e9.png
    迭代子模式

    MyCollection中定义了集合的一些操作,MyIterator中定义了一系列迭代操作,且持有Collection实例,我们来看看实现代码:

    两个接口:

    public interface Collection {  
        public Iterator iterator();  
        /*取得集合元素*/  
        public Object get(int i);  
        /*取得集合大小*/  
        public int size();  
    }  
    public interface Iterator {  
        //前移  
        public Object previous();  
        //后移  
        public Object next();  
        //是否有下一个
        public boolean hasNext();  
        //取得第一个元素  
        public Object first();  
    }  
    

    两个实现:

    public class MyCollection implements Collection {  
        public String string[] = {"A","B","C","D","E"};  
        @Override  
        public Iterator iterator() {  
            return new MyIterator(this);  
        }  
        @Override  
        public Object get(int i) {  
            return string[i];  
        }  
        @Override  
        public int size() {  
            return string.length;  
        }  
    }  
    public class MyIterator implements Iterator {  
        private Collection collection;  
        private int pos = -1;  
        public MyIterator(Collection collection){  
            this.collection = collection;  
        }  
        @Override  
        public Object previous() {  
            if(pos > 0){  
                pos--;  
            }  
            return collection.get(pos);  
        }  
        @Override  
        public Object next() {  
            if(pos<collection.size()-1){  
                pos++;  
            }  
            return collection.get(pos);  
        }  
        @Override  
        public boolean hasNext() {  
            if(pos<collection.size()-1){  
                return true;  
            } else {  
                return false;  
            }  
        }  
        @Override  
        public Object first() {  
            pos = 0;  
            return collection.get(pos);  
        }  
     }  
    

    测试类:

    public class Test {  
        public static void main(String[] args) {  
            Collection collection = new MyCollection();  
            Iterator it = collection.iterator();  
            while(it.hasNext()){  
                System.out.println(it.next());  
            }  
        }  
    }  
    

    输出:A B C D E

    4、责任链模式(Chain of Responsibility)

    接下来我们将要谈谈责任链模式,有多个对象,每个对象持有对下一个对象的引用,这样就会形成一条链,请求在这条链上传递,直到某一对象决定处理该请求。但是发出者并不清楚到底最终那个对象会处理该请求,所以,责任链模式可以实现,在隐瞒客户端的情况下,对系统进行动态的调整。先看看关系图:

    3145530-57e2456a652ff744.png
    责任链模式

    Abstracthandler类提供了get和set方法,方便MyHandle类设置和修改引用对象,MyHandle类是核心,实例化后生成一系列相互持有的对象,构成一条链。

    public interface Handler {  
        public void operator();  
    }  
    public abstract class AbstractHandler {  
        private Handler handler;  
        public Handler getHandler() {  
            return handler;  
        }  
        public void setHandler(Handler handler) {  
            this.handler = handler;  
        }  
     }  
    public class MyHandler extends AbstractHandler implements Handler {  
        private String name;  
        public MyHandler(String name) {  
            this.name = name;  
        }  
        @Override  
        public void operator() {  
            System.out.println(name+"deal!");  
            if (getHandler() != null){  
                getHandler().operator();  
            }  
        }  
    }  
    public class Test {  
        public static void main(String[] args) {  
            MyHandler h1 = new MyHandler("h1");  
            MyHandler h2 = new MyHandler("h2");  
            MyHandler h3 = new MyHandler("h3");  
            h1.setHandler(h2);  
            h2.setHandler(h3);  
            h1.operator();  
        }  
    }  
    

    输出:
    h1deal!
    h2deal!
    h3deal!

    此处强调一点就是,链接上的请求可以是一条链,可以是一个树,还可以是一个环,模式本身不约束这个,需要我们自己去实现,同时,在一个时刻,命令只允许由一个对象传给另一个对象,而不允许传给多个对象。

    5、命令模式(Command)

    命令模式很好理解,举个例子,司令员下令让士兵去干件事情,从整个事情的角度来考虑,司令员的作用是,发出口令,口令经过传递,传到了士兵耳朵里,士兵去执行。这个过程好在,三者相互解耦,任何一方都不用去依赖其他人,只需要做好自己的事儿就行,司令员要的是结果,不会去关注到底士兵是怎么实现的。我们看看关系图:

    3145530-e54d3c5625a8490d.png
    命令模式

    Invoker是调用者(司令员),Receiver是被调用者(士兵),MyCommand是命令,实现了Command接口,持有接收对象,看实现代码:

    public interface Command {  
        public void exe();  
    }  
    public class MyCommand implements Command {  
        private Receiver receiver;  
        public MyCommand(Receiver receiver) {  
            this.receiver = receiver;  
        }  
        @Override  
        public void exe() {  
            receiver.action();  
        }  
    }  
    public class Receiver {  
        public void action(){  
            System.out.println("command received!");  
        }  
    }  
    public class Invoker {  
        private Command command;  
        public Invoker(Command command) {  
            this.command = command;  
        }  
        public void action(){  
            command.exe();  
        }  
    }  
    public class Test {  
        public static void main(String[] args) {  
            Receiver receiver = new Receiver();  
            Command cmd = new MyCommand(receiver);  
            Invoker invoker = new Invoker(cmd);  
            invoker.action();  
        }  
    }  
    

    输出:command received!

    类的状态

    6、备忘录模式(Memento)

    主要目的是保存一个对象的某个状态,以便在适当的时候恢复对象,个人觉得叫备份模式更形象些,通俗的讲下:假设有原始类A,A中有各种属性,A可以决定需要备份的属性,备忘录类B是用来存储A的一些内部状态,类C呢,就是一个用来存储备忘录的,且只能存储,不能修改等操作。做个图来分析一下:

    3145530-e7f538fac2bc5fa4.png
    备忘录模式

    Original类是原始类,里面有需要保存的属性value及创建一个备忘录类,用来保存value值。Memento类是备忘录类,Storage类是存储备忘录的类,持有Memento类的实例,该模式很好理解。直接看源码:

    public class Original {  
        private String value;  
        public String getValue() {  
            return value;  
        }  
        public void setValue(String value) {  
            this.value = value;  
        }  
        public Original(String value) {  
            this.value = value;  
        }  
        public Memento createMemento(){  
            return new Memento(value);  
        }  
        public void restoreMemento(Memento memento){  
            this.value = memento.getValue();  
        }  
    }  
    public class Memento {  
        private String value;  
        public Memento(String value) {  
            this.value = value;  
        }  
        public String getValue() {  
            return value;  
        }  
        public void setValue(String value) {  
            this.value = value;  
        }  
    }  
    public class Storage {  
        private Memento memento;  
        public Storage(Memento memento) {  
            this.memento = memento;  
        }  
        public Memento getMemento() {  
            return memento;  
        }  
        public void setMemento(Memento memento) {  
            this.memento = memento;  
        }  
    }  
    

    测试类:

    public class Test {  
        public static void main(String[] args) {  
            // 创建原始类  
            Original origi = new Original("egg");  
            // 创建备忘录  
            Storage storage = new Storage(origi.createMemento());  
            // 修改原始类的状态  
            System.out.println("初始化状态为:"  + origi.getValue());  
            origi.setValue("niu");  
            System.out.println("修改后的状态为:" + origi.getValue());  
            // 回复原始类的状态  
            origi.restoreMemento(storage.getMemento());  
            System.out.println("恢复后的状态为:" + origi.getValue());  
        }  
    }  
    

    输出:

    初始化状态为:egg
    修改后的状态为:niu
    恢复后的状态为:egg

    简单描述下:新建原始类时,value被初始化为egg,后经过修改,将value的值置为niu,最后倒数第二行进行恢复状态,结果成功恢复了。其实我觉得这个模式叫“备份-恢复”模式最形象。

    7、状态模式(State)

    核心思想就是:当对象的状态改变时,同时改变其行为,很好理解!就拿QQ来说,有几种状态,在线、隐身、忙碌等,每个状态对应不同的操作,而且你的好友也能看到你的状态,所以,状态模式就两点:1、可以通过改变状态来获得不同的行为。2、你的好友能同时看到你的变化。
    看图:


    3145530-9550740004b6cf4d.png
    状态模式

    State类是个状态类,Context类可以实现切换,我们来看看代码:

    public class State {  
        private String value;  
        public String getValue() {  
            return value;  
        }  
        public void setValue(String value) {  
            this.value = value;  
        }  
        public void method1(){  
            System.out.println("execute the first opt!");  
        }  
        public void method2(){  
            System.out.println("execute the second opt!");  
        }  
    }  
    public class Context {  
        private State state;  
        public Context(State state) {  
            this.state = state;  
        }  
        public State getState() {  
            return state;  
        }  
        public void setState(State state) {  
            this.state = state;  
        }  
        public void method() {  
            if (state.getValue().equals("state1")) {  
                state.method1();  
            } else if (state.getValue().equals("state2")) {  
                state.method2();  
            }  
        }  
    }  
    

    测试类:

    public class Test {  
        public static void main(String[] args) {  
            State state = new State();  
            Context context = new Context(state);  
            //设置第一种状态  
            state.setValue("state1");  
            context.method();  
            //设置第二种状态  
            state.setValue("state2");  
            context.method();  
        }  
    }  
    

    输出:

    execute the first opt!
    execute the second opt!

    根据这个特性,状态模式在日常开发中用的挺多的,尤其是做网站的时候,我们有时希望根据对象的某一属性,区别开他们的一些功能,比如说简单的权限控制等。

    通过中间类

    8、访问者模式(Visitor)

    访问者模式把数据结构和作用于结构上的操作解耦合,使得操作集合可相对自由地演化。访问者模式适用于数据结构相对稳定算法又易变化的系统。因为访问者模式使得算法操作增加变得容易。若系统数据结构对象易于变化,经常有新的数据对象增加进来,则不适合使用访问者模式。访问者模式的优点是增加操作很容易,因为增加操作意味着增加新的访问者。访问者模式将有关行为集中到一个访问者对象中,其改变不影响系统数据结构。其缺点就是增加新的数据结构很困难。

    简单来说,访问者模式就是一种分离对象数据结构与行为的方法,通过这种分离,可达到为一个被访问者动态添加新的操作而无需做其它的修改的效果。简单关系图:

    3145530-422dd38ed147f607.png
    image.png

    来看看原码:一个Visitor类,存放要访问的对象,

    public interface Visitor {  
        public void visit(Subject sub);  
    } 
    public class MyVisitor implements Visitor {  
        @Override  
        public void visit(Subject sub) {  
        System.out.println("visit the subject:"+sub.getSubject());  
        }  
    }  
    

    Subject类,accept方法,接受将要访问它的对象,getSubject()获取将要被访问的属性,

    public interface Subject {  
        public void accept(Visitor visitor);  
        public String getSubject();  
    }  
    public class MySubject implements Subject {  
        @Override  
        public void accept(Visitor visitor) {  
            visitor.visit( this );  
        }  
        @Override  
        public String getSubject() {  
            return  "love";  
        }  
     }  
    

    测试:

    public class Test {  
        public static void main(String[] args) {  
            Visitor visitor = new MyVisitor();  
            Subject sub = new MySubject();  
            sub.accept(visitor);      
        }  
    }  
    

    输出:visit the subject:love

    该模式适用场景:如果我们想为一个现有的类增加新功能,不得不考虑几个事情:1、新功能会不会与现有功能出现兼容性问题?2、以后会不会再需要添加?3、如果类不允许修改代码怎么办?面对这些问题,最好的解决方法就是使用访问者模式,访问者模式适用于数据结构相对稳定的系统,把数据结构和算法解耦,

    9、中介者模式(Mediator)

    中介者模式也是用来降低类类之间的耦合的,因为如果类类之间有依赖关系的话,不利于功能的拓展和维护,因为只要修改一个对象,其它关联的对象都得进行修改。如果使用中介者模式,只需关心和Mediator类的关系,具体类类之间的关系及调度交给Mediator就行,这有点像spring容器的作用。先看看图:


    3145530-cfd35dbe3c7847bc.png
    中介者模式

    User类统一接口,User1和User2分别是不同的对象,二者之间有关联,如果不采用中介者模式,则需要二者相互持有引用,这样二者的耦合度很高,为了解耦,引入了Mediator类,提供统一接口,MyMediator为其实现类,里面持有User1和User2的实例,用来实现对User1和User2的控制。这样User1和User2两个对象相互独立,他们只需要保持好和Mediator之间的关系就行,剩下的全由MyMediator类来维护!基本实现:

    public interface Mediator {  
       public void createMediator();  
       public void workAll();  
    }  
    public class MyMediator implements Mediator {  
       private User user1;  
       private User user2;  
       public User getUser1() {  
           return user1;  
       }  
       public User getUser2() {  
           return user2;  
       }  
       @Override  
       public void createMediator() {  
           user1 = new User1( this );  
           user2 = new User2( this );  
       }  
       @Override  
       public void workAll() {  
           user1.work();  
           user2.work();  
       }  
    }  
    public abstract class User {  
       private Mediator mediator;  
       public Mediator getMediator(){  
           return mediator;  
       }  
       public User(Mediator mediator) {  
           this.mediator = mediator;  
       }  
       public abstract void work();  
    }  
    public class User1 extends User {  
       public User1(Mediator mediator){  
           super(mediator);  
       }  
       @Override  
       public void work() {  
           System.out.println("user1 exe!");  
       }  
    }  
    public class User2 extends User {  
       public User2(Mediator mediator){  
           super (mediator);  
       }  
       @Override  
       public void work() {  
           System.out.println("user2 exe!");  
       }  
    }  
    

    测试类:

    public class Test {  
        public static void main(String[] args) {  
            Mediator mediator = new MyMediator();  
            mediator.createMediator();  
            mediator.workAll();  
        }  
    }  
    

    输出:

    user1 exe!
    user2 exe!

    10、解释器模式(Interpreter)

    一般主要应用在OOP开发中编译器的开发中,所以适用面比较窄。


    3145530-be0ec4f7419e570c.png
    解释器模式

    Context类是一个上下文环境类,Plus和Minus分别是用来计算的实现,代码如下:

    public interface Expression {  
        public int interpret(Context context);  
    }  
    public class Plus  implements Expression {  
        @Override  
        public int interpret(Context context) {  
            return context.getNum1()+context.getNum2();  
        }  
    }  
    public class Minus implements Expression {  
        @Override  
        public int interpret(Context context) {  
            return context.getNum1()-context.getNum2();  
        }  
    }  
    public class Context {  
        private int num1;  
        private int num2;  
        public Context( int num1, int num2) {  
            this.num1 = num1;  
            this.num2 = num2;  
        }  
        public int getNum1() {  
            return num1;  
        }  
        public void setNum1( int num1) {  
            this.num1 = num1;  
        }  
        public int getNum2() {  
            return num2;  
        }  
        public void setNum2( int num2) {  
            this.num2 = num2;  
        }  
    }  
    public class Test {  
        public static void main(String[] args) {  
            // 计算9+2-8的值  
            int result = new Minus().interpret(( new Context( new Plus().interpret( new Context(9, 2)),  8)));  
            System.out.println(result);  
        }  
    }  
    

    最后输出正确的结果:3。

    基本就这样,解释器模式用来做各种各样的解释器,如正则表达式等的解释器等等!

    转自:http://blog.csdn.net/zhangerqing

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  • 本来是为了复习数据库期末考试,结果找了一圈都没有发现比较好的解释,通过查阅资料和...1NF是数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项,即实体的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。 2NF要求属性...

    本来是为了复习数据库期末考试,结果找了一圈都没有发现比较好的解释,通过查阅资料和总结,为大家提供通俗易懂的解法,一听就会!并且配有速记口诀!介是你没有玩过的船新版本包含最小依赖集求法候选码求法

    在模式分解之前,首先对于1NF,2NF,3NF,BCNF做一个简明扼要的介绍。

    1NF是指数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项,即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。

    2NF要求属性完全依赖于主键,不能存在仅依赖主关键字一部分的属性。

    3NF要求每一个非主属性既不部分依赖于码也不传递依赖于码。

    BCNF消除了主属性对候选码的部分和传递函数依赖。

    注:1.相对于BCNF,3NF允许存在主属性对候选码的传递依赖和部分依赖。

    2.BCNF比较抽象,略作解释:在学生信息表里,学号是一个候选码,学号可确定学生姓名;(班级,学生姓名)也是一组候选码,有(班级,学生姓名)->学号,因此在主属性间形成了传递依赖。

    3.若对概念不清晰,关于码、候选码、主属性、非主属性的解释可参看:

    https://blog.csdn.net/sumaliqinghua/article/details/85872446#commentBox

    我们的重点是讲解范式分解:

    一、3NF分解

    分为保持依赖和无损连接

    为了说明求解保持依赖,我们先要会求最小依赖集

    (1)最小依赖集求法:

    口诀:右侧先拆单,依赖依次删。

               还原即可删,再拆左非单。

    通过求下面的最小依赖集对口诀进行解释,

    (2)3NF分解:

    口诀:

    保函依赖分解题,先求最小依赖集。

    依赖两侧未出现,分成子集放一边,剩余依赖变子集。

    若要连接成无损,再添候选做子集。

    下面通过几道例题讲解口诀:

    例1.已知R(ABCDE), F={A ->D,E->D,D->B,BC->D,DC->A}求保持函数依赖的3NF分解,和具有无损连接性及保持函数依赖的3NF分解

    第一步:保函依赖分解题,先求最小依赖集。先求出R的最小依赖集,可得F={A ->D,E->D,D->B,BC->D,DC->A}

    第二步:依赖两侧未出现,分成子集放一边。首先可以发现没有不出现在两侧的元素不用单独分出一个子集,“剩余依赖变子集”然后我们将各依赖分别划分为子集得到:{AD} {ED} {DB} {BCD} {DCA},即为所求保持函数依赖的3NF分解

    第三步:若要连接成无损,再添候选做子集。

    (1)候选码的求解:所谓候选码即能决定整个关系的,我们通过找未出现在依赖右边的和两侧均未出现的元素即可求得,

    (2)可以发现C E未出现在右边,因此候选码为{CE}。故所求具有无损连接性及保持函数依赖的3NF分解为{AD} {ED} {DB} {BCD} {DCA} {CE}

     

    例2.关系模式R,有U={A,B,C,D,E,G},F={B->G,CE->B,C->A,CE->G,B->D,C->D},将关系模式分解为3NF且保持函数依赖

    将关系模式分解为3NF且保持函数依赖:

    第一步:保函依赖分解题,先求最小依赖集。先求出R的最小依赖集,

    假设B->G冗余,则(B)+=BD,没有G故不冗余。

    假设CE->B冗余,则(CE)+=CEGDA,没有B故不冗余。

    假设C->A冗余,则(C)+=CD,故不冗余。

    一次可以得到最小函数依赖集Fm={B->G,CE->B,C->A,B->D,C->D}

    第二步:依赖两侧未出现,分成子集放一边,剩余依赖变子集。首先可以发现没有不出现在两侧的元素,然后我们将各依赖分别划分为子集得{BG} {CEB} {CA} {BD} {CD},即为所求保持函数依赖的3NF分解

    第三步:若要连接成无损,再添候选做子集。找到R的一个候选码为{CE}。故所求具有无损连接性及保持函数依赖的3NF分解为{BG} {CEB} {CA} {BD} {CD} {CE} (注:范式分解并不唯一,正确即可)

     

    二、BCNF分解:

    将关系模式R<U,F>分解为一个BCNF的基本步骤是

    1)先求最小依赖集,候码非码成子集

    3)余下左侧全候码,完成BCNF题。

    例.关系模式R,有U={A,B,C,D,E,G},F={B->G,CE->B,C->A,CE->G,B->D,C->D},将关系模式分解为3NF且保持函数依赖

    将关系模式分解为3NF且保持函数依赖:

    第一步:先求最小依赖集。可以发现CE->G多余,因此最小依赖集为F={B->G,CE->B,C->A,B->D,C->D}。

    第二步:候码非码成子集。由于候选码为(CE)因此将CE->B划分出子集(BCE),而B->G,B->D左侧均不含主属性(C、E)中的任何一个故划分出(BG),(BD)

    第三步:此时剩余依赖F={C->A,C->D}剩余元素{A,C,D}检查发现函数依赖左侧都是候选码即完成BCNF分解,如果不满足则继续分解余下的。

    于是BCNF分解的最后结果为{(BG),(BD),(ACD),(BCE)}。

    如有疑问请在评论区留言,如有帮助麻烦右上角点个赞~~蟹蟹

    三、总结

    1.闭包

    2.候选码

    3.最小依赖集

    4.3NF分解

    5.BCNF分解

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  • 数据库关系模式

    千次阅读 2019-11-08 19:28:42
    1.数据库关系模式中三级两映像结构知识点 ( 1)模式(基本表) 模式即逻辑模式,是数据库全体数据的逻辑结构和特征的描述,是所有用户的公共数据视图。一个数据库只有一个概念模式,即对应数据库设计的基本表...

    1.数据库关系模式中三级两映像结构知识点

    ( 1)模式(基本表)

    模式即逻辑模式,是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述,是所有用户的公共数据视图。一个数据库只有一个概念模式,即对应数据库中设计的基本表。

    ( 2)外模式(视图)

    外模式也称子模式或用户模式,是数据库用户(包括程序员和最终端用户)能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述,是数据库用户的数据视图,外模式主要描述用户视图的各个记录的组成、相互关系、数据项的特征、数据的安全性和完整性约束性条件。是与某一应用有关的数据逻辑表示。一个数据库可以有多个外模式。但一个应用只能使用一个外模式。

    ( 3)内模式(存储文件)

    内模式是数据物理结构和存储方式的描述,是数据在数据库内部的表示方式。一个数据库只有一个内模式。内模式定义的是存储记录的类型、存储域的表示、存储记录的物理顺序指引元、索引和存储路径等数据的存储组织,即指数据库在存储设备上的存储文件。

    2.数据库:π表示关系代数投影操作,δ表示关系代数选择操作

    3.分布式数据库基本概念。

    • 分片透明是指用户或应用程序不需要知道逻辑上访问的表具体是怎么分块储存的。
    • 复制透明是指采用复制技术的分布方法,用户不需要知道数据是复制到哪些节点,如何复制的。
    • 位置透明是指用户无需知道数据存放的物理位置;
    • 逻辑透明局部数据模型透明,是指用户或应用程序无需知道局部场地使用的是哪种数据模型

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  • 关系模式的分解与范式

    万次阅读 多人点赞 2017-05-08 16:40:26
    1. 为什么要研究数据库关系模式的分解? 答:因为现有的模式可能会存在一些数据增删改的弊端,比如说:数据冗余太大,更新异常,插入异常,删除异常。因此为了完善数据库的增删改查的功能,需要寻找一种等价的关系...

    1.     为什么要研究数据库关系模式的分解?

    答:因为现有的模式可能会存在一些数据增删改的弊端,比如说:数据冗余太大,更新异常,插入异常,删除异常。因此为了完善数据库的增删改查的功能,需要寻找一种等价的关系模式,使得以上弊端得以解决。

    2.     如何实现关系模式的分解?

    答:以上的这种等价关系需要满足两个条件:1》保持无损连接性。A.解释:在分解之后,n个分解关系通过自然连接(自然连接是在等值连接的基础上去掉相同的列,如果自然连接中找不到等值信息那么自然连接就等价于笛卡尔积)形成的二维表和没分解之前关系的二维表是等价的(元组没有增加也没有减少),则称这种分解形成的关系模式保持无损连接性;B.如何判断无损连接性:2》保持函数依赖性。解释:若分解之后的关系模式中仍然存在和没分解之前属性的函数依赖关系则称保持分解的函数依赖性.

    1) B1: 对于分解为多个关系模式的方法如例1(适用于所有情况):

    无损分解的测试方法。输入:关系模式R=A1A2...An),FR上成立的函数依赖集,ρ={R1,R2...Rn}R的一个分解;输出:判断ρ相对于F是否具有无损分解特性。无损分解的测试算法如下: 

    1.      构造一张kn列的表格,每列对应一个属性Aj1≤j≤n),每行对应一个模式Rj1≤i≤k)。如果AjRi中,那么在表格的第i行第j列处填上符号aj,否则填上bij

    2.      把表格看成模式R的一个关系,反复检查F中每个FD在表格中是否成立,若不成立,则修改表格中的值,修改方法为:对于F中一个函数依赖X→Y,如果表格中有两行在X值上相等,在Y值上不相等,那么把这两行在Y值上也改成相等的值,如果Y值中一个是aj,那么另一个也改成aj;如果没有aj那么用其中一个bij替换另一个字(尽量把下表ij改成较小的数)。一直到表格不能修改为止,这个过程成为chase(追踪)过程

    3.      若修改后的最后一直表格中有一方全是a,a1a2...an,则称ρ相对于F是无损分解,否则称为损失分解

     

    2) B2: 对于只分解为二个关系模式的还可以使用例2的方法:

    关系模式R的一个分解 ρ = { R11,F1>R22,F2>}如果U1∩U2→ U1U2属于F+的子集 U1∩U2 → U2U1属于F+的子集 ,那么ρ具有无损连接性。

    此定理可用于一分为二的模式分解无损连接性的判定

    2:学生关系S ( Sno,Sname, Ssex, Dept, DeptManager )分解为S(Sno,Sname, Ssex, Sdept) D(Dept,DeptManager), D∩S = Dept , DS = DeptManager, Dept→DeptManager为原关系中的函数依赖,此分解为无损连接的分解。

     

     

    3.     关系模式的范式:

    主要有4种范式,1NF2NF3NFBCNF,按从左至右的顺序一种比一种要求更严格。要符合某一种范式必须也满足它前边的所有范式。一般项目的数据库设计达到3NF就可以了,而且可根据具体情况适当增加冗余,不必教条地遵守所谓规范。

    简单而言,1NF就是要求一张表里只放相互关联的字段,一个字段里只放一条信息,这只是最基本的要求。

    1)第一范式

    在关系模式R中的每一个具体关系r中,如果每个属性值都是不可再分的最小数据单位,则称R是第一范式的关系。

    在任何一个关系数据库中,第一范式(1NF)是对关系模式的基本要求,不满足第一范式(1NF)的数据库就不是关系数据库。 

    例:如职工号,姓名,电话号码组成一个表(一个人可能有一个办公室电话和一个家里电话号码)规范成为1NF有两种方法:

    一是职工号为关键字,电话号码分为单位电话和住宅电话两个属性

    二是职工号为关键字,但强制每条记录只能有一个电话号码。

     

    2)第二范式(2NF)

    如果关系模式R1NF,并且R中的每一个非主属性都完全依赖于R的某个候选关键字,则称R是第二范式的,简记为2NF

    . 设有关系模式R(学号S#,课程号C#,成绩G,任课教师TN,教师专长TS),基于R的函数依赖集F={(S#,C#)→G,C#→TN,TN→TS},判断R是否为2NF

    解:(1) 容易看出,关系模式R1NF。因为R符合关系的定义,R的所有属性值都是不可再分的原子值。

    R是否为2NF,应根据2NF的定义来判断。                                          

    首先要确定关系模式R中各属性间的函数依赖情况。如果没有直接给出R的函数依赖集,就要按照语义把它确定下来。在本例中,已直接给出基于R的函数依赖集F,我们可使用阿氏推理规则并结合下面介绍的方法,进一步确定R中哪些是主属性、哪些是非主属性、侯选关键字由哪些属性构成。

    写出函数依赖集F中的各个函数依赖以帮助分析

     用阿氏推理规则由F可推出:(S#,C#)→{S#,C#,G,TN,TS},即属性组合(S#,C#)R的候选关键字(R只有这一个候选键)(S#,C#)的一个值可惟一标识R中的一个元组(并且没有多余的属性)

    R中,S#,C#是主属性;其余的属性G,TN,TS为非主属性。

    非主属性G对键是完全依赖:(S#,C#)→G。但非主属性TN,TS对键是部分依赖(他们仅依赖于键的真子集C#)由于R中存在非主属性对候选键的部分依赖,所以关系模式R不是2NF

    R中存在非主属性对候选键的部分依赖,将会引起数据冗余、数据操作异常等问题。可以把关系R无损联接地分解成两个2NF的关系模式:

    ρ={R1,R2}R1={S#.C#,G},R2={C#,TN,TS}

     

    3)第三范式(3NF)

    如果关系模式R2NF,并且R中的每一个非主属性都不传递依赖于R的某个候选关键字,则称R是第三范式的,简记为3NF

    例续上例(R(学号S#,课程号C#,成绩G,任课教师TN,教师专长TS)),判断关系模式R1={S#.C#,G},R2={C#,TN,TS} 是否为3NF

    解:

    (1) 在关系模式R1={S#,C#,G},候选关键字是(S#,C#),主属性是S#,C#,非主属性是G,函数依赖为(S#,C#)→G  由于R1中不存在非主属性对候选关键字的传递依赖,所以关系模式R13NF

    (2) 在关系模式R2={C#,TN,TS},候选关键字是C#,主属性是C#,非主属性是TN,TS,函数依赖为C#→TNTN→TS。由于R2中存在非主属性对候选关键字的传递依赖C#TS,所以关系模式R2不是3NF

    可以把关系R2无损联接地分解成两个3NF的关系模式:

    ρ={R3,R4}R3={C#,TN},R4={TN,TS}

     

    4Boyce-Codd范式(BCNF)

    如果关系模式R1NF,并且R中的每一个函数依赖X→Y(YÏX),必有XR的超关键字,则称RBoyce-Codd范式的,简记为BCNF

    BCNF的定义中,可以明显地得出如下结论:

    (1) 所有非主属性对键是完全函数依赖;

    (2) 所有主属性对不包含它的键是完全函数依赖;

    (3)没有属性完全函数依赖于非键的任何属性组合。

    2NF,3NF的定义不同,BCNF的定义直接建立在1NF的基础上。但实质上BCNF3NF的改进形式。3NF仅考虑了非主属性对键的依赖情况,BCNF把主属性对键的依赖情况也包括进去。BCNF要求满足的条件比3NF所要求的更高。如果关系模式RBCNF的,那么R必定是3NF,反之,则不一定成立。

    续前例(学号S#,课程号C#,成绩G,任课教师TN,教师专长TS,判断两个3NF关系模式R3={C#,TN},R4={TN,TS}是否为BCNF

    解:在关系模式R3中有函数依赖C#→TN,决定因素C#R3的键;

    在关系模式R4中有函数依赖TN→TS,决定因素TNR4的键;

         R3,R4都满足BCNF的定义,所以,这两个关系模式都是BCNF

     

    4.     总结

    第一范式(1NF):数据库表中的字段都是单一属性的,不可再分。这个单一属性由基本类型构成,包括整型、实数、字符型、逻辑型、日期型等。 

     第二范式(2NF):数据库表中不存在非关键字段对任一候选关键字段的部分函数依赖(部分函数依赖指的是存在组合关键字中的某些字段决定非关键字段的情况),也即所有非关键字段都完全依赖于任意一组候选关键字 

     第三范式(3NF):在第二范式的基础上,数据表中如果不存在非关键字段对任一候选关键字段的传递函数依赖则符合第三范式。所谓传递函数依赖,指的是如果存在"A → B → C"的决定关系,则C传递函数依赖于A。因此,满足第三范式的数据库表应该不存在如下依赖关系:  关键字段非关键字段x → 非关键字段

    BCNF: 3NF的基础上不存在关键字段决定关键字段的情况。

     

    1、第一范式(1NF):一个关系模式R的所有属性都是不可分的基本数据项。 

    2、第二范式(2NF):关系模式R属于第一范式,且每个非主属性都完全函数依赖于键码。 

    3、第三范式(3NF):关系模式R属于第一范式,且每个非主属性都不传递依赖于键码。 

    4 BC范式(BCNF):关系模式R属于第一范式,且每个属性都不传递依赖于键码。

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