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  • 关系模式规范化

    千次阅读 2018-05-16 22:21:49
    关系模式:关系模式相当一张二维表的框架,在这个框架下填入数据,称为关系模式的一个实例,或者叫关系(R)。 R(A1,A2,A3...Ai):R是关系名,Ai是关系的属性名。一个关系名对应一张表,关系名对应表名,属性对应表中...

    关系模式:关系模式相当于一张二维表的框架,在这个框架下填入数据,称为关系模式的一个实例,或者叫关系(R)。

     R(A1,A2,A3...Ai):R是关系名,Ai是关系的属性名。一个关系名对应一张表,关系名对应表名,属性对应表中的列名。

    关系模式的简化表示法 R<U,F>。

    •未经规范化的数据库一般都有下述缺点:

         较大的数据冗余,数据一致性差,数据修改复杂,对表进行插入、删除、更新时会产生插入、更新、删除异常。规范化的作用就在于尽量去除冗余,使数据保持一致,使数据修改简单,除去在表中进行插入、删除时产生的异常,规范化后的表一般都较小。
    第一范式(1NF)

        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

    定义:在关系模型中的每一个具体关系R中,如果每个属性都是不可再分的,则称R属于第一范式(1NF),记作R∈1NF。

    第一范式(1NF):数据库表中的字段都是单一属性的,不可再分。
    •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
    •总结:不能有重复的列,列不可再分.
    •不满足第一范式条件的关系为非范式关系,在关系数据库中,凡非范式关系必须要化成范式关系.

    e.g.如下的数据库表是符合第一范式的:

    字段1   字段2   字段3   字段4

    而这样的数据库表是不符合第一范式的:

    字段1   字段2   字段3(字段3.1,字段3.2)   字段4

    第二范式(2NF)

    第二范式是在第一范式的基础上建立起来的,即满足第二范式必须先满足第一范式(1NF)。

    定义:如果关系模式R属于1NF,且每一个非主属性都完全依赖于主码,则称关系R是属于第二范式的,记作R属于2NF。

    第二范式(2NF)说明:要求实体的属性完全依赖于主关键字。所谓完全依赖是指不能存在仅依赖于主关键字的一部分的属性,如果存在,那么这个属性和主关键字的这一部分应该分离出来形成一个新的实体,新实体与原实体之间是一对多的关系。

    e.g.

    假定选修课关系表为SelectCourse(学号,姓名,年龄,课程名称,成绩,学分),关键字为组合关键字(学号,课程名称),因为存在如下决定关系:

    (学号,课程名称)->(姓名,年龄,成绩,学分)

    这个数据库表不满足第二范式,因为存在如下决定关系:

    (课程名称)->(学分)

    (学号)->(姓名,年龄)

    即存在学分和姓名,年龄部分依赖于主关键字。

    由于不符合2NF,这个选课关系表会存在如下问题:

    (1)数据冗余:

    同一门课程会有N个学生选修,“学分”就会重复N-1次;同一个学生选修了M门课程,那姓名和年龄会重复M-1次。

    (2)更新异常:

    若课程的学分更新,那必须把表中所有的学分值都更新,不然会出现同一课程出现不同的学分。

    (3)插入异常:

    假设要开设一门新的课程,但是目前还没有学生选修这门课程,由于没有学号导致数据无法录入到数据库中。

    (4)删除异常:

    假设一批学生已经完成课程的选修,这些选修记录就应该从数据库中删除,但是,同时,课程名称和学分信息也被删除了。很显然,这也会导致插入异常。

    所以我们将设计修改了一下,把选课关系表SelectCourse改为如下三个表:

    学生:Student(学号,姓名,年龄)

    课程:Course(课程名称,学分)

    选课关系:SelectCourse(学号,课程名称,成绩)

    这样的数据库表是符合第二范式的,消除了数据冗余,更新,插入,删除异常。

    注:所有的单关键字的数据库表都符合第二范式,因为不可能存在组合关键字,也就不可能存在非主属性部分依赖于主关键字了。

     

    第三范式

    定义:如果关系模式R属于2NF,并且R中的非主属性不传递依赖与R的主码,则称关系R是属于第三范式的。(个人总结,非主属性必须直接依赖于主码,不能存在通过其他非主属性传递依赖于主码)

    所谓传递依赖,就是A依赖于B,B依赖于C,则A传递依赖于C。

    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y

    e.g.

    假定学生关系表为Student(学号,姓名,年龄,所在学院,学院地点,学院电话),关键字为单一的学号,所以肯定符合第二范式,但是因为存在非关键字学院地点和学院电话依赖于所在学院,即传递依赖于学号,所以此关系表不符合第三范式。同样会导致数据冗余,DDL操作异常等问题。

    所以我们可以对其进行修改:

    学生:(学号,姓名,年龄,所在学院)

    学院:(学院,地点,电话)

    这样的数据库表就符合第三范式了。

     

    总结:

    a. 规范化目的是使结构更合理,消除存储异常,减少数据冗余,便于插入,删除,更新。

    b. 原则:遵从概念单一化“一事一地”原则,即一个关系模式描述一个实体或实体建的一种联系。

    c. 方法:将关系模式投影,分解成两个或两个以上的关系模式。

    d. 分解后的关系模式集合应当与原关系模式保持等价关系,即通过自然联接可以恢复原关系而不丢失信息,并保持属性间合理的联系。

    注意:一个关系模式结合分解可以得到不同关系模式集合,也就是说分解方法不是唯一的。最小冗余的要求必须以分解后的数据库能够表达原来数据库所有信息为前提来实现的。其根本膜表是节省存储空间,避免数据不一致性,提供对关系的操作效率,同事满足应用需求。实际上,并不一定要求全部模式都达到BCNF不可。有时候故意保留部分冗余可能更方便数据查询。尤其对于那些更新频度不高,查询频率极高的数据库系统更是如此。在关系数据库中,除了函数依赖之外还有多值依赖,联接依赖的问题,从而提出了第四范式,第五范式等更高一级的规范化要求。



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  • 关系模式的规范化

    2020-03-30 17:47:56
    关系模式关系模式相当一张二维表的框架,在这个框架下填入数据,称为关系模式的一个实例,或者叫关系(RR(A1,A2,A3..Ai):R是关系名,Ai是关系的属性名。一个关系名对应一张表,关系名对应表名,属性对应...

    了解关系模式规范化的作用

    掌握第一范式-重点

    掌握第二范式-重点

    掌握第三范式-重点

    回顾关系模式

    关系模式:关系模式相当于一张二维表的框架,在这个框架下填入数据,称为关系模式的一个实例,或者叫关系(R)

    R(A1,A2,A3..Ai):R是关系名,Ai是关系的属性名。一个关系名对应一张表,关系名对应表名,属性对应表中的列名。

    关系模型的简化表示法: R<U,F>

     

    关系模式规范化的作用

    关系型数据库的设计主要是关系模式的设计。关系模式设计的好坏直接影响关系型数据库设计的成败。将关系模式规范化是设计好关系型数据库的唯一途径。

    关系模式的规范化主要有范式来完成。

     

    关系模式

    所谓范式(Normal Form, NF)是指规范化的关系模式。由规范化程度不同而产生不同的范式。根据满足条件不同,经常称某一关系模式R为“第几模式”。

     

    为什么要设计规范化的数据库?

    未经规范化的数据库一般都有下述缺点:

    较大的数据冗余,数据一致性差,数据修改复杂,对表进行更新,插入,删除是会报异常。规范化的作用就在于尽量去除冗余,使数据保持一致,使数据修改简单,除去在表中进行插入、删除时产生的异常,规范化后的表一般都较小。

     

    第一范式(1NF)

    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型数据库。

    定义:在关系模型中的每一个具体关系R中,如果每个属性都是不可再分的,则称R属于第一范式(1NF),记作R属于1NF。

    第一范式(1NF):数据库表中的字段都是单一属性的,不可再分。

    e.g.如下的数据库表是符合第一范式的:

    字段1   字段2   字段3   字段4

    而这样的数据库表是不符合第一范式的:

    字段1   字段2   字段3(字段3.1,字段3.2)   字段4

    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的电话号码)规范成为1NF。

    总结:不能有重复的列,列不可再分。

    不满足第一范式条件的关系为非范式关系,在关系数据库中,凡非范式关系必须要化成范式关系。

     

    第二范式(2NF)

    第二范式是在第一范式的基础上建立起来的,即满足第二范式必须先满足第一范式(1NF)。

    定义:如果关系模式R属于1NF,且每一个非主属性都完全依赖于主码,则称关系R是属于第二范式的,记作R属于2NF。

    第二范式(2NF)说明:要求实体的属性完全依赖于主关键字。所谓完全依赖是指不能存在仅依赖于主关键字的一部分的属性,如果存在,那么这个属性和主关键字的这一部分应该分离出来形成一个新的实体,新实体与原实体之间是一对多的关系。

    e.g.

    假定选修课关系表为SelectCourse(学号,姓名,年龄,课程名称,成绩,学分),关键字为组合关键字(学号,课程名称),因为存在如下决定关系:

    (学号,课程名称)->(姓名,年龄,成绩,学分)

    这个数据库表不满足第二范式,因为存在如下决定关系:

    (课程名称)->(学分)

    (学号)->(姓名,年龄)

    即存在学分和姓名,年龄部分依赖于主关键字。

    由于不符合2NF,这个选课关系表会存在如下问题:

    (1)数据冗余:

    同一门课程会有N个学生选修,“学分”就会重复N-1次;同一个学生选修了M门课程,那姓名和年龄会重复M-1次。

    (2)更新异常:

    若课程的学分更新,那必须把表中所有的学分值都更新,不然会出现同一课程出现不同的学分。

    (3)插入异常:

    假设要开设一门新的课程,但是目前还没有学生选修这门课程,由于没有学号导致数据无法录入到数据库中。

    (4)删除异常:

    假设一批学生已经完成课程的选修,这些选修记录就应该从数据库中删除,但是,同时,课程名称和学分信息也被删除了。很显然,这也会导致插入异常。

    所以我们将设计修改了一下,把选课关系表SelectCourse改为如下三个表:

    学生:Student(学号,姓名,年龄)

    课程:Course(课程名称,学分)

    选课关系:SelectCourse(学号,课程名称,成绩)

    这样的数据库表是符合第二范式的,消除了数据冗余,更新,插入,删除异常。

    注:所有的单关键字的数据库表都符合第二范式,因为不可能存在组合关键字,也就不可能存在非主属性部分依赖于主关键字了。

     

    第三范式

    定义:如果关系模式R属于2NF,并且R中的非主属性不传递依赖与R的候选码,则称关系R是属于第三范式的。(个人总结,非主属性必须直接依赖于候选码,不能存在通过其他非主属性传递依赖于主码)

    所谓传递依赖,就是A依赖于B,B依赖于C,则A传递依赖于C。

    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y

    e.g.

    假定学生关系表为Student(学号,姓名,年龄,所在学院,学院地点,学院电话),关键字为单一的学号,所以肯定符合第二范式,但是因为存在非关键字学院地点和学院电话依赖于所在学院,即传递依赖于学号,所以此关系表不符合第三范式。同样会导致数据冗余,DDL操作异常等问题。

    所以我们可以对其进行修改:

    学生:(学号,姓名,年龄,所在学院)

    学院:(学院,地点,电话)

    这样的数据库表就符合第三范式了。

     

    总结:

    a. 规范化目的是使结构更合理,消除存储异常,减少数据冗余,便于插入,删除,更新。

    b. 原则:遵从概念单一化“一事一地”原则,即一个关系模式描述一个实体或实体建的一种联系。

    c. 方法:将关系模式投影,分解成两个或两个以上的关系模式。

    d. 分解后的关系模式集合应当与原关系模式保持等价关系,即通过自然联接可以恢复原关系而不丢失信息,并保持属性间合理的联系。

    注意:一个关系模式结合分解可以得到不同关系模式集合,也就是说分解方法不是唯一的。最小冗余的要求必须以分解后的数据库能够表达原来数据库所有信息为前提来实现的。其根本膜表是节省存储空间,避免数据不一致性,提供对关系的操作效率,同事满足应用需求。实际上,并不一定要求全部模式都达到BCNF不可。有时候故意保留部分冗余可能更方便数据查询。尤其对于那些更新频度不高,查询频率极高的数据库系统更是如此。在关系数据库中,除了函数依赖之外还有多值依赖,联接依赖的问题,从而提出了第四范式,第五范式等更高一级的规范化要求。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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  • 3、关系数据模型

    2020-02-29 16:32:44
    关系可以使用二维表来表示,表的每一列的分量是属性...关系模式的概念对应于类型概念,是对关系型的描述,R(U, D, DOM, F),U是诸属性,D是属性对应域,DOM为U到D的映射,D和DOM是定义表时考虑的,F是属性间的数据依...

    0、关系

    从用户的角度看,关系的逻辑结构就是一张展平的二维表
    表的每一列的分量是属性,表的第一行是表头,除表头外每行对应一个元组,每个元组代表一个实体或联系。
    关系的这种直观表示允许我们对关系附加一些语义,以此定义关系的码,定义关系的完整性约束

    一、关系的数据结构

    1、关系、关系模式

    1. 关系的型:关系模式看作“类型”,关系的型用用关系模式刻画
    2. 关系的值:关系就是具有特定类型的“变量”,关系的值即在某一时刻的快照,又称关系实例
      在这里插入图片描述
      关系模式的概念对应于程序设计语言中的类型概念,是对关系型的描述,R(U, D, DOM, F),U是诸属性,D是属性对应域,DOM为U到D的映射,D和DOM是定义表时考虑的,F是属性间的数据依赖集定义,简记为R(U),常把关系模式看作关系数据库的结构,把关系看作关系模式的实例

    2、关系数据库
    关系数据库也有型、值之分

    二、从ER模型到关系模型,关系的码

    ER图向关系模式转换

    1. 属性处理:忽略派生属性、忽略复合属性本身考虑其组分、为每个多值属性M创建关系RM(1.对实体集E,则RM包含实体集属性M和主码K;2.对联系集R,则R包含实体集属性M和涉及的主码K1,…,Kn)
    2. 实体集处理:强、弱实体集各用一个关系表示,关系名用实体集名,关系的属性用实体集属性及标识实体集的主码在这里插入图片描述
    3. 联系集处理(1):联系是一对一或多对多的,则所有实体集的码组合成关系的码;一对多,则多端实体集的码组合成关系的码(一个院系对应多个老师,确定不了一个实体不是码)
    4. 联系集处理(2):一对一,和任意一端实体集转换得到的关系模式合并;一对多,和多端实体集转换得到的关系模式合并;多对多,则该联系集转换成独立的关系模式

    三、关系操作

    关系语言的分类:关系代数,关系演算,SQL语言
    关系操作的特点:集合操作方式
    关系操作可以分为查询和更新,操作对象都是关系

    四、关系的完整性约束

    空值意为缺失的值
    1.实体完整性
    所有元组在主码上的值唯一,其属性都不能取空值
    R1 foreignKey comment ‘不是R1的码’
    R2 primaryKey
    称外码FK参照R2主码K
    2.参照完整性
    外码的值等于所参照的主码值,或者为空值
    3.用户自定义完整性
    语义约束

    五、关系代数:是数据库查询语言的基础,运算的对象和结果都是关系

    1.基本运算
    ①选择{t | t∈R ∩ F(t)}
    得到关系R中逻辑表达式值为真的元组t的集合
    在这里插入图片描述
    ②投影
    在这里插入图片描述
    选择和投影都是一元运算,选择是行运算行减少列不减少;投影是列运算随着列减少出现重复行,投影运算删除重复行故行也减少
    ③并
    ④差
    并差运算的运算对象具有相同属性的关系
    ⑤笛卡尔积:是除的逆运算
    在这里插入图片描述
    关系代数表达式的结果是一个关系,但它没有名字可供引用,引进更名运算是方便的
    2.附加的关系运算:可以被基本的运算符表示
    ①交
    R∩S=R-(R-S)
    在这里插入图片描述
    ②除
    R(X,Y,Z)÷S(Y)=P(X,Z),筛选出R中有属性Y的全部取值的元组
    ③连接(θ连接)
    本质是R与S先做笛卡尔积再从中选择满足R.A(<、<=、>、>=、=、!=)S.B条件的元组,当运算符是等号时,称之为等值连接
    ④自然连接:特殊的等值连接,且是唯一依赖属性名的连接
    在R、S的相同属性上做等值连接,然后投影去重,无相同属性退化为笛卡尔积
    在这里插入图片描述
    看起来是得到一个实体在不同表中的所有属性
    Students和SC表做自然连接,假设Students表有100个元组,SC表有1000个元组,则自然连接后有多少个元组?
    对于SC表来说每一条元组都可以连接到Students表,也就是选课联系中,每个同学都选了课,相当于对S表中每个学生都有大于0条记录与之对应

    六、用关系代数表达式表达查询

    在这里插入图片描述
    单个关系只有选择、投影
    涉及多个表(关系)可以先将多个表进行自然连接,成为一个大表
    扩展的关系运算
    关系数据库的更新

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  • 基础概念 1.1 ...函数依赖设R(U)是属性集U上的关系模式,X和Y是U的子集。 若对R(U)的任意一个可能的关系rr中不可能存在两个元组在X上的属性值相等,而在Y上的属性集不等,则称X函数依赖X,记作X→

    基础概念

    1.1

    数据依赖是一个关系内部属性与属性之间的一种约束关系
    这种约束关系通过属性间值的是否相等体现出来
    数据依赖中最重要的是函数依赖多值依赖
    函数依赖可以对应函数的概念,F:X\rarrY对应函数中y=f(x)

    不好的关系模式的问题:
    ·数据冗余太大
    ·更新异常
    ·插入异常
    ·删除异常

    1.2 函数依赖

    函数依赖设R(U)是属性集U上的关系模式,X和Y是U的子集。
    若对R(U)的任意一个可能的关系r,r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等,而在Y上的属性集不等,则称X函数依赖于X,记作X\rarrY

    非平凡的函数依赖 :Y\nsubseteqX
    平凡的函数依赖:Y\subeX
    完全函数依赖:R(U)中,X\rarrY,并且对于X中的任何一个真子集X’,都有X’\nrightarrowY
    不完全函数依赖

    传递函数依赖:在R(U)中,如果X\rarrY,(Y\nsubseteqX),Y\nrightarrow,则称Z对X传递函数依赖

    1.3 码

    设K为R<U,F>中对属性或属性组合,若K完全函数依赖于U,则K为R的候选码
    主属性:包含在任何一个候选码中的属性
    非主属性/非码属性
    全码:整个属性组是码
    外码:关系模式R中的属性或属性组X并非R的码,但X是另一个关系的码

    2.范式

    关系模式中满足的一定要求的关系

    1NF:每一分量必须是不可分的数据项

    2NF:若R\inNF,且每一个非主属性完全函数依赖于码

    3NF:关系模式R<U,F>中若不存在这样的码X,属性组Y及非主属性Z(Z\nsubseteqY),使得X\rarrY,Y\rarrZ成立,Y\nrightarrowZ,则称R<U,F>\in
    3NF

    BCNF:关系模式R<U,F>\in 1NF.若X\rarrY且Y\nsubseteqX时X必有码

    4NF:关系模式R<U,F>\in 1NF,如果对于R的每个非平凡多值依赖\rarr\rarrY(Y\nsubseteqX),X都有码

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  • 1.函数依赖的定义:设R(U)是属性集U上的关系模式,X,Y是U的子集,且对于R(U)上任意一个可能的关系rr中不存在两个不同的Y对应于相同的X的情况,则称Y函数依赖于X,记作X-&gt;Y 2.完全函数依赖:在R(U)中,如果...
  • 如果有关系模式R(A1,A2, ……,An), X和Y为{A1,A2,……An}的子集,则对于关系R中的任意一个X值,都只有一个Y值与之对应,则称X函数决定Y,或Y函数依赖V. 例: 对学生关系模式 Student (sid,sname,age) 有以下依赖:...
  • 1.关系模式中可能存在的冗余和异常问题 数据冗余:指同一数据被反复存储的情况。 更新异常:数据冗余造成的,多个内容更改使操作错误。 插入异常: 删除异常: 2.函数依赖与关键字 2.1 函数依赖:关系中...
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  • 2.设有关系模式R(A,B,C,D),其数据依赖集:F={(A,B)→C,C→D},则关系模式R的规范化程度最高达到(  )。 编号 选项 A 1NF B 2NF C 3NF D BCNF 3.在数据库设计过程中,E-R图对应于...
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  • 设有关系模式R(A,B,C,D),其数据依赖集:F={(A,B)→C,C→D},则关系模式R的规范化程度最高达到( B)。 A. 1NF B. 2NF C. 3NF D. BCNF 3单选(2分) 在数据库设计过程中,E-R图对应于( C )阶段。 A. 需求...
  • 关系模式R对应的关系r是动态的 2.存储异常包括:数据冗余,修改异常,插入异常,删除异常 3.完全函数依赖:X函数决定Y,且X的任何真子集都不能函数确定Y 4.传递函数依赖:X——>Y,Y——>Z,且Z不是Y的子集,不...
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  • 定义6.1设R(U)是属性集U上的关系模式,X, Y是U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r,r中 不可能存在两个元组在X上的属性值相等,而在Y上的属性值不等 ,则称X函数确定Y或Y函数依赖X,记作X→Y。 就是说:X的属性...
  • 范式范式,设计的越详细,对于某些实际操作可能更好,但是不一定都是好处,在实际应用中,应当具体情况具体分析数据依赖数据依赖有三种类型函数依赖设R(U)是一个属性集U上的关系模式,X和Y是U的子集,若对于R(U)的...
  • R(U)是属性U上的一个关系模式,X和Y均为U={A1,A2,…,An}的子集,rR的任一关系,如果对于r中的任意两个元组u,v,只要有u[X]=v[X],就有u[Y]=v[Y],则称X函数决定Y,或称Y函数依赖X,记为X→Y。...
  • 赋值”运算符\r\n2.6 Object Pascal类型\r\n2.6.1 类型比较\r\n2.6.2 字符类型\r\n2.6.3 字符串\r\n2.6.4 变体类型\r\n2.6.5 货币类型\r\n2.7 用户自定义类型\r\n2.7.1 数组\r\n2.7.2 动态数组\r\n2.7.3 记录\r\n...
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  • (40) 将E-R图转换到关系模式时,实体与联系都可以表示成(B) A. 属性 B. 关系 C. 键 D. 域 (41) 在下列选项中,哪个不是一个算法一般应该具有的基本特征(C) A. 确定性 B. 可行性 C. 无穷性 D. 拥有足够的情报 (42) ...
  • (内有最新习题和ppt教程) ...(40) 将E-R图转换到关系模式时,实体与联系都可以表示成______。(B) A. 属性 B. 关系 C. 键 D. 域 (41) 在下列选项中,哪个不是一个算法一般应该具有的基本特征______。(C)...
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    热门讨论 2008-12-28 15:28:06
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空空如也

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对应于数据关系模式r