第二篇設(shè)計與應(yīng)用開發(fā)篇6、法律的基礎(chǔ)有兩個，而且只有兩個……公平和實用?！?、有兩種和平的暴力，那就是法律和禮節(jié)。——歌德8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亞里士多德9、上帝把法律和公平湊合在一起，可是人類卻把它拆開?！椤た茽栴D10、一切法律都是無用的，因為好人用不著它們，而壞人又不會因為它們而變得規(guī)矩起來?！轮円怂沟诙O(shè)計與應(yīng)用開發(fā)篇第二篇設(shè)計與應(yīng)用開發(fā)篇6、法律的基礎(chǔ)有兩個，而且只有兩個……公平和實用?！?、有兩種和平的暴力，那就是法律和禮節(jié)?！璧?、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序?！獊喞锸慷嗟?、上帝把法律和公平湊合在一起，可是人類卻把它拆開?！椤た茽栴D10、一切法律都是無用的，因為好人用不著它們，而壞人又不會因為它們而變得規(guī)矩起來?！轮円怂沟诙涸O(shè)計與應(yīng)用開發(fā)篇授課教師：王哲第六章關(guān)系數(shù)據(jù)理論：詳細講解關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的規(guī)范化理論，為數(shù)據(jù)庫的設(shè)計提供了理論的指南和工具；第七章數(shù)據(jù)庫設(shè)計，討論數(shù)據(jù)庫設(shè)計的方法和步驟，詳細介紹數(shù)據(jù)庫設(shè)計各個階段的目標、方法和應(yīng)注意的事項；主要講解概念結(jié)構(gòu)設(shè)計和邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計。第八章數(shù)據(jù)庫編程，主要講解應(yīng)用系統(tǒng)中如何使用編程方法對數(shù)據(jù)庫進行操縱的技術(shù)，以及編程技術(shù)的概念和方法。本章是關(guān)系模型的理論基礎(chǔ)之二，該理論是指導(dǎo)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的重要依據(jù)。本章將闡述關(guān)系數(shù)據(jù)庫中最深的一些特性——函數(shù)依賴、多值依賴和連接依賴，以及由此引出的諸多異常，如插入異常、更新異常、刪除異常及冗余等，對于出現(xiàn)的問題，通過理論引入，對關(guān)系模式的規(guī)范化進行系統(tǒng)闡述。本次課主要內(nèi)容關(guān)系模型概念回顧關(guān)系模式中可能存在的異常關(guān)系模式中存在異常的原因關(guān)系模式的規(guī)范化一、概念回顧關(guān)系：描述實體、屬性、實體間的聯(lián)系。從形式上看，它是一張二維表；關(guān)系模式：對關(guān)系的描述；關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，關(guān)系模式是型，關(guān)系是值；關(guān)系數(shù)據(jù)庫：基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫；關(guān)系數(shù)據(jù)庫的模式：對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的描述，關(guān)系數(shù)據(jù)庫的型也稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式。關(guān)系模式的形式化定義關(guān)系模式由五部分組成，即它是一個五元組：R(U,D,DOM,F)R：關(guān)系名；U：組成該關(guān)系的屬性名集合—一組屬性U；D：屬性組U中屬性所來自的域；DOM：屬性向域的映象集合F：屬性間數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系集合二、關(guān)系模式中可能存在的異常例1：建立一個描述學(xué)校教務(wù)的數(shù)據(jù)庫：學(xué)生的學(xué)號（Sno）、所在系（Sdept）、系主任姓名（Mname）、課程號（Cno）成績（Grade）；假設(shè)用單一的關(guān)系模式Student來表示，則該關(guān)系模式的屬性集合U＝｛Sno,Sdept,Mname,Cname,Grade｝現(xiàn)實世界已知事實的語義：一個系有若干學(xué)生，一個學(xué)生只屬于一個系；一個系只有一名系主任；一個學(xué)生可以選修多門課程，每門課程有多名學(xué)生選修；每個學(xué)生所學(xué)的每門課程都有一個成績。Student表SnoSdeptMnamecnogradeS1計算機系張明C195S1計算機系張明C285S1計算機系張明C396S4計算機系張明C173S5計算機系張明C186……………數(shù)據(jù)冗余如果一個系有多名學(xué)生或該學(xué)生選修了多門課程，則系名稱和系主任姓名就要出現(xiàn)多次，浪費了存儲設(shè)備；操作異常由于數(shù)據(jù)的冗余，在對數(shù)據(jù)操作時會引起各種異常：更新異常：如果某系更換系主任或更換系名后，系統(tǒng)必須修改與該系學(xué)生有關(guān)的每一個元組；若有一個元組中的數(shù)據(jù)未更改，就會造成這個系主任姓名不一致現(xiàn)象。

－－數(shù)據(jù)冗余，更新數(shù)據(jù)時，維護數(shù)據(jù)完整性代價大操作異常插入異常：如果一個系剛成立，無學(xué)生，或者雖然有學(xué)生但尚未安排課程，那么就無法把這個系及其負責(zé)人的信息加入數(shù)據(jù)庫。

－－應(yīng)該插入而未被插入刪除異常：如果某個系的學(xué)生全部畢業(yè)了，我們在刪除該系學(xué)生信息的同時，把這個系及其系主任的信息也丟掉了。

－－不該刪除的數(shù)據(jù)不得不刪結(jié)論：Student關(guān)系模式不是一個好的模式。“好”的模式：不會發(fā)生插入異常、刪除異常、更新異常，數(shù)據(jù)冗余應(yīng)盡可能少。如果將關(guān)系模式Student劃分為三個關(guān)系模式S(Sno,Sdept)SC(Sno,Cno,Grade)Dept(Sdept,Mname)可基本解決以上問題，但分解后是否是最佳的模式，也不是絕對的。三、關(guān)系模式中存在異常的原因事實上，異常現(xiàn)象產(chǎn)生的根源，就是由于關(guān)系模式中屬性間存在著復(fù)雜的依賴關(guān)系。如學(xué)生學(xué)號和學(xué)生姓名、學(xué)生學(xué)號和院系名稱、院系名稱和院系系領(lǐng)導(dǎo)之間都存在著依賴關(guān)系，這種依賴都稱為數(shù)據(jù)依賴；數(shù)據(jù)依賴是通過一個關(guān)系中屬性間值的相等與否體現(xiàn)出來的數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系。數(shù)據(jù)冗余的產(chǎn)生和數(shù)據(jù)依賴有著密切的關(guān)系；數(shù)據(jù)依賴是通過一個關(guān)系內(nèi)部屬性與屬性之間的一種約束關(guān)系；是語義的體現(xiàn)；是現(xiàn)實世界屬性間相互聯(lián)系的抽象；是數(shù)據(jù)內(nèi)在的性質(zhì)；數(shù)據(jù)依賴的類型函數(shù)依賴（FunctionalDependency，簡記為FD）多值依賴（MultivaluedDependency，簡記為MVD）其他函數(shù)依賴函數(shù)依賴極普遍地存在現(xiàn)實生活中，如描述一個學(xué)生的關(guān)系：學(xué)生（學(xué)號、姓名、系名、系領(lǐng)導(dǎo)），如果語義是：一個學(xué)號只對應(yīng)的學(xué)生，一個學(xué)生只在一個系學(xué)習(xí)；那么學(xué)號→姓名；學(xué)號→系名；系名→系領(lǐng)導(dǎo)類似于Y=F(x)函數(shù)，變量x確定后，相應(yīng)y的值也確定了；可寫為：name=f（sno）,dept=f（sno）,mname=f（sdept）可稱為：name和dept函數(shù)依賴于sno，mname函數(shù)依賴于dept；對于關(guān)系模式Student＝｛Sno,Sdept,Mname,Cno,Grade｝由語義可得出一組函數(shù)依賴：

F＝｛Sno→Sdept,Sdept→Mname,(Sno,cno)→Grade｝

SnoCnoSdeptMnameGrade例1：有一關(guān)系模式：供應(yīng)商（供應(yīng)商編號、供應(yīng)商名稱，供應(yīng)商地址，供應(yīng)商電話，供貨名稱，供貨單價）；一個供應(yīng)商可以供應(yīng)多種貨物，同一種貨物也可以由多個供應(yīng)商供應(yīng)；寫出該關(guān)系模式的函數(shù)依賴集F？評價該關(guān)系模式，并舉例說明是否存在下列問題數(shù)據(jù)冗余；更新異常；插入異常；刪除異常

如何改造該關(guān)系模式？如何構(gòu)造一個好的關(guān)系模式呢？消除數(shù)據(jù)冗余，更新異常，插入異常和刪除異常的關(guān)系模式如何改造關(guān)系模式？如何把一個不好的關(guān)系模式分解改造為一個好的關(guān)系模式，分析一個關(guān)系模式有哪些數(shù)據(jù)依賴，如何消除那些不合適的數(shù)據(jù)依賴，這就是關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中要討論的規(guī)范化理論問題。四、關(guān)系模式的規(guī)范化關(guān)系規(guī)范化理論正是用來改造關(guān)系模式，通過分解關(guān)系模式來消除其中不合適的數(shù)據(jù)依賴，以解決插入異常、刪除異常、更新異常和數(shù)據(jù)冗余問題。函數(shù)依賴其他相關(guān)定義（候選碼）關(guān)系模式的范式1、函數(shù)依賴函數(shù)依賴定義設(shè)R(U)是屬性集U上的關(guān)系模式，X,Y是U的子集。若對于R(U)的任意兩個元組t1和t2，如果t1[X]=t2[X],則t1[Y]=t2[Y]，那么稱X函數(shù)確定Y或Y函數(shù)依賴X，記作X→Y

。不可能存在兩個元組在X上的屬性值相等，而在Y上的屬性值不等任意：關(guān)系模式R中的所有關(guān)系都要滿足約束條件在X上：取值唯一所謂函數(shù)依賴是指一個或一組屬性的值可以決定其它屬性的值。函數(shù)依賴正如一個函數(shù)y=f(x)，x的值給定后，y的值也就唯一地確定了。對于關(guān)系模式R，U為屬性集合，XY為其屬性子集，根據(jù)函數(shù)依賴定義和實體間聯(lián)系的定義，可得出如下結(jié)論： 若X和Y是1：1的聯(lián)系，則存在函數(shù)依賴X→Y和Y→X； 若X和Y是1：n的聯(lián)系，則存在函數(shù)依賴Y→X； 若X和Y是m：n的聯(lián)系，則XY之間不存在函數(shù)依賴關(guān)系。以關(guān)系模式student為例 系與系主任是1：1，故有sdept→Mname和Mname→sdept； 系與學(xué)生是 1：n，故有sno→

sdept 學(xué)生與課程是m：n，故sno和cno之間不存在函數(shù)依賴例:S(Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept)

假設(shè)學(xué)生姓名不允許重名，則有:Sno→Ssex，Sno→Sage,Sno→Sdept，Sno←→Sname,Sname→Ssex，Sname→SageSname→Sdept但Ssex→Sage備注：1）若X→Y，并且Y→X,則記為X←→Y。

2）若Y不函數(shù)依賴于X,則記為X→Y。函數(shù)依賴說明函數(shù)依賴是語義范疇的概念。只能根據(jù)數(shù)據(jù)的語義來確定函數(shù)依賴。例如“姓名→年齡”這個函數(shù)依賴只有在不允許有同名人時成立。例如，如果允許一個職工只有一個電話號碼，那么，職工號確定了，則其電話號碼也就隨之確定了。設(shè)計者可以對現(xiàn)實世界做強制規(guī)定；關(guān)系模式的所有關(guān)系實例都要滿足約束條件。函數(shù)依賴分類及其定義平凡函數(shù)依賴（TrivialFD）非平凡函數(shù)依賴（NontrivialFD）完全函數(shù)依賴（FullFD）部分函數(shù)依賴（PartialFD）傳遞函數(shù)依賴（TransitiveFD）1）平凡函數(shù)依賴與非平凡函數(shù)依賴在關(guān)系模式R(U)中，對于U的子集X和Y：如果X→Y，但YX，則稱X→Y是非平凡的函數(shù)依賴；如果X→Y，但YX,則稱X→Y是平凡的函數(shù)依賴；若X→Y，則X稱為這個函數(shù)依賴的決定屬性組，也稱為決定因素（Determinant）。備注：對于任一關(guān)系模式，平凡函數(shù)依賴都是必然成立的，它不反映新的語義，若不特別聲明，我們總是討論非平凡函數(shù)依賴。例1：在關(guān)系Student(Sno,Cno,Grade)中

(Sno,Cno)→

Grade，但Grade

（Cno，Sno） (Sno,Cno)→Sno，但Sno(Sno,Cno)

非平凡函數(shù)依賴：(Sno,Cno)→

Grade

平凡函數(shù)依賴：(Sno,Cno)→

Sno(Sno,Cno)→Cno2）完全函數(shù)依賴與部分函數(shù)依賴定義6.2

在R(U)中，如果X→Y，并且對于X的任何一個真子集X’，都有X’→Y,則稱Y對X完全函數(shù)依賴，記作XF→Y;若X→Y，但Y不完全函數(shù)依賴于X，則稱Y對X部分函數(shù)依賴，記作XP→Y。例1:在關(guān)系SC(Sno,Cno,Grade)中由于：(Sno,Cno)→

Grade，Sno→Grade，Cno→Grade

因此：(Sno,Cno)ｆ→

Grade（完全函數(shù)依賴）由于：(Sno,Cno)→

Sdept，Sno→Sdept故：(Sno,Cno)P→

Sdept（部分函數(shù)依賴）3）傳遞函數(shù)依賴定義6.3在R(U)中，如果X→Y(YX)，Y→X，Y→Z，則稱Z對X傳遞函數(shù)依賴。記為：X→Z；若上述定義中有Y→X，則X←→Y，實際上為X→Z，是直接函數(shù)依賴而不是傳遞函數(shù)依賴。傳遞例1:在關(guān)系Student(Sno,Sdept,Mname,cno,Grade)中，有 Sno→Sdept，Sdept

Sno，（非平凡函數(shù)依賴）

Sdept

→

sno，Sdept→Mname則稱：Mname傳遞函數(shù)依賴于Sno，記作Sno→Mname傳遞例：模式R（Sno,Sname,Sdept,Mname,Cno,Cname,Grade),根據(jù)其語義，有如下函數(shù)依賴關(guān)系：語義1：每個學(xué)生只會有一個學(xué)號；Sno→Sname語義2：系與學(xué)生是一對多的關(guān)系；Sno→Sdept語義3：系與系主任是一對一的關(guān)系；Sdept←→Mname語義4：每門課程只有一個課程號；Cno→Cname語義5：每個學(xué)生學(xué)習(xí)每門課程有一個成績；（Sno，Cno）F→Grade可推出：Sno傳遞→Mname省略部分函數(shù)依賴：如（Sno，Cno）P→Sname等本次課總結(jié)關(guān)系模型概念回