自考《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理》串講筆記第一章數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)目的與要求：本章屬于基礎(chǔ)知識，主要是對一些概念的理解和記憶。沒有難點，相對的重點是數(shù)據(jù)模型的四個層次，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的全局結(jié)構(gòu)?？己酥R點與考核要求1.1數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展階段（識記）1.2數(shù)據(jù)描述的術(shù)語（領(lǐng)會）1.3數(shù)據(jù)抽象的級別（領(lǐng)會）1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）（領(lǐng)會）1.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）（領(lǐng)會）數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展幾個數(shù)據(jù)庫的基本術(shù)語：數(shù)據(jù)：描述事物的符號記錄數(shù)據(jù)處理:是指從某些已知的數(shù)據(jù)出發(fā)，推導(dǎo)加工出一些新的數(shù)據(jù)，這些新的數(shù)據(jù)又表示了新的信息。數(shù)據(jù)管理:是指數(shù)據(jù)的收集、整理、組織、存儲、維護(hù)、檢索、傳送等操作，這部分操作是數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)的基本環(huán)節(jié)，而且是任何數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)中必不可少的共有部分。數(shù)據(jù)管理技術(shù)：對數(shù)據(jù)的收集、整理、組織、存儲、維護(hù)、檢索、傳送等操作，基本目的就是從大量的，雜亂無章的，難以理解的數(shù)據(jù)中篩選出有意義的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理是與數(shù)據(jù)管理相聯(lián)系的，數(shù)據(jù)管理技術(shù)的優(yōu)劣，將直接影響數(shù)據(jù)處理的效率。人工管理階段（20世紀(jì)50年代中期以前）1） 數(shù)據(jù)不保存在機(jī)器中；2） 沒有專用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理；3） 只有程序的概念，沒有文件的概念；4） 數(shù)據(jù)面向程序。文件系統(tǒng)階段特點與缺陷（20世紀(jì)50年代后期至60年代中期）1） 數(shù)據(jù)可長期保存在磁盤上；2） 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)有了區(qū)別；3） 文件組織呈現(xiàn)多樣化；4） 數(shù)據(jù)不再屬于某個特定程序，可以重復(fù)使用；5） 對數(shù)據(jù)的操作以記錄為單位。文件系統(tǒng)三個缺陷：1） 數(shù)據(jù)冗余性2） 數(shù)據(jù)不一致性3） 數(shù)據(jù)聯(lián)系弱數(shù)據(jù)庫階段（20世紀(jì)60年代后~至今）數(shù)據(jù)管理技術(shù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫階段的標(biāo)志是20世紀(jì)60年代末三件大事：）1968年美國IBM公司推出層次模型的IMS系統(tǒng)；）1969年美國CODASYL組織發(fā)布了DBTG報告?？偨Y(jié)了當(dāng)時各式各樣的數(shù)據(jù)庫，提出網(wǎng)狀模型，爾后于1971年4月正式通過。）1970年美國IBM公司的E.F.Codd連續(xù)發(fā)表論文，提出關(guān)系模型，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的理論基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫管理階段特點：1） 采用數(shù)據(jù)模型表示復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；2） 有較高的數(shù)據(jù)獨立性；3） 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為用戶提供了方便的用戶接口。4） 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供以下四個方面的數(shù)據(jù)控制功能：①數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)；數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制；數(shù)據(jù)庫的完整性；數(shù)據(jù)庫的安全性；5）增加了系統(tǒng)的靈活性。增加了系統(tǒng)的靈活性對數(shù)據(jù)的操作不一定以記錄為單位，可以以數(shù)據(jù)項為單位。數(shù)據(jù)庫技術(shù)中的四個名詞:DB、DBMS、DBS、數(shù)據(jù)庫技術(shù)。其概念是不同的，要分清。DB：數(shù)據(jù)庫（Database）長期存儲在計算機(jī)內(nèi)、有組織的、統(tǒng)一管理的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。DBMS：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem）,DBMS是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，為用戶或應(yīng)用程序提供訪問DB的方法，包括DB的建立、查詢、更新及各種數(shù)據(jù)控制°DBMS總是基于某種數(shù)據(jù)模型，可以分為層次型、網(wǎng)狀型、關(guān)系型、面向?qū)ο笮虳BMS。DBS：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DatabaseSystem）,DBS是實現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，方便多用戶訪問的計算機(jī)軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)，即采用了數(shù)據(jù)庫技術(shù)的計算機(jī)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)：是一門研究數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、存儲、管理和使用的一門軟件學(xué)科。高級數(shù)據(jù)庫階段：1） 面向?qū)ο蟮母拍罱?） 開放數(shù)據(jù)庫互連技術(shù)數(shù)據(jù)描述在數(shù)據(jù)處理中，數(shù)據(jù)描述將涉及不同的范疇。從事物的特性到計算機(jī)中的具體表示，數(shù)據(jù)描述經(jīng)歷了三個階段———概念設(shè)計、邏輯設(shè)計和物理設(shè)計。概念設(shè)計中的的數(shù)據(jù)描述1） 實體2） 實體集3） 屬性4） 實體標(biāo)識符邏輯設(shè)計中的數(shù)據(jù)描述1）字段2）記錄3） 文件4） 關(guān)鍵碼物理設(shè)計中的數(shù)據(jù)描述物理存儲介質(zhì)層次1） 高速緩沖存儲器2） 主存儲器3） 快擦寫存儲器4） 磁盤存儲器5） 光盤存儲器6） 磁帶物理存儲中的數(shù)據(jù)描述位、字節(jié)、字、塊、桶和卷數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述聯(lián)系及元數(shù)定義：二元聯(lián)系有以下三種類型：1：1聯(lián)系：如果實體集E1中的每個實體最多只能和實體集E2中的一個實體有聯(lián)系，反之亦然，好么實體集E1對E2的聯(lián)系稱為“一對一聯(lián)系”，記為“1：1”。1：N聯(lián)系：如果實體集E1中每個實體與實體集E2中任意個（零個或多個）實體有聯(lián)系，而E2中每個實體至多和E1中的一個實體有聯(lián)系，那么E1對E2的聯(lián)系是“一對多聯(lián)系”，記為“1：N”。M：N聯(lián)系：如果實體集E1中每個實體與實體集E2中任意個（零個或多個）實體有聯(lián)系，反之亦然，那么E1對E2的聯(lián)系是“多對多聯(lián)系”，記為“M：N”。數(shù)據(jù)抽象的級別數(shù)據(jù)抽象的過程根據(jù)抽象的級別定義了四種模型：1） 概念數(shù)據(jù)模型2） 邏輯數(shù)據(jù)模型3） 外部數(shù)據(jù)模型4） 內(nèi)部數(shù)據(jù)模型概念模型1） 四種模型中，概念模型的抽象級別最高。2） 概念模型的特點：（pl2）邏輯模型邏輯模型的特點：（pl3）（1）~（4）邏輯模型的分類：1） 層次模型2） 網(wǎng)狀模型3） 關(guān)系模型三種邏輯數(shù)據(jù)模型的比較？如P17圖外部模型外部模型的特點：（pl7）從整個系統(tǒng)考察，外部模型的優(yōu)點。內(nèi)部模型是數(shù)據(jù)庫最底的抽象，它描述數(shù)據(jù)在磁盤或磁帶上的存儲方式、存取設(shè)備和存取方法。三層模式和兩級映象三層模式體系結(jié)構(gòu)1） 外模式：是用戶與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的接口，是用戶用到的那部分?jǐn)?shù)據(jù)的描述。2） 邏輯模式：是數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)的描述。3） 內(nèi)模式：是數(shù)據(jù)庫在物理存儲方面的描述，定義所有內(nèi)部記錄類型、索引和文件的組織方式，以及數(shù)據(jù)控制方面的細(xì)節(jié)。兩級映象外模式/邏輯模式映象：用于定義概念模式和內(nèi)模式之間的對應(yīng)性。一般在內(nèi)模式中描述。邏輯模式/內(nèi)模式映象：用于定義外模式和概念模式間的對應(yīng)性。一般在外模式中描述。高度的數(shù)據(jù)獨立性什么叫數(shù)據(jù)獨立性？是指應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨立，不受影響。在修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，盡可能不修改應(yīng)用程序，則稱系統(tǒng)達(dá)到了數(shù)據(jù)獨立性目標(biāo)。數(shù)據(jù)獨立性分為物理數(shù)據(jù)獨立性和邏輯數(shù)據(jù)獨立性：物理數(shù)據(jù)獨立性：修改內(nèi)模式時盡量不影響概念模式及外模式，則達(dá)到物理數(shù)據(jù)獨立性。邏輯數(shù)據(jù)獨立性：修改概念模式時盡量不影響外模式和應(yīng)用程序。1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）DBMS的目標(biāo)與任務(wù)：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要任務(wù)是完成用戶對數(shù)據(jù)庫的存取請求，即檢索、插入、更新或刪除等操作。DBMS的目標(biāo)：用戶界面友好、功能完善、結(jié)構(gòu)清晰、高效率、開放性DBMS的工作模式（p20圖）DBMS的主要功能：1） 數(shù)據(jù)庫的定義功能2） 數(shù)據(jù)庫的操縱功能3） 數(shù)據(jù)庫的保護(hù)功能（數(shù)據(jù)庫恢復(fù)、數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫完整性和數(shù)據(jù)庫安全性）4） 數(shù)據(jù)庫的維護(hù)功能5） 數(shù)據(jù)字典1.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）DBS由四部分組成：數(shù)據(jù)庫、硬件、軟件、數(shù)據(jù)庫管理員。數(shù)據(jù)庫管理員定義及職責(zé)。（素質(zhì)+職責(zé)）DBS的全局結(jié)構(gòu)及DBS的效益。（數(shù)據(jù)庫用戶+界面+DBMS+磁盤+DBS的效益）第二章數(shù)據(jù)庫設(shè)計和ER模型學(xué)習(xí)目的與要求：本章總的目的要求是了解和掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的全過程。首先掌握ER模型和關(guān)系模型的基本概念，然后掌握概念設(shè)計中ER模型的設(shè)計方法，邏輯設(shè)計中ER模型向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換方法?？己酥R點與考核要求2.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期（領(lǐng)會）2.2ER模型的基本概念（綜合應(yīng)用）2.3關(guān)系模型的基本概念（綜合應(yīng)用）2.4ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則（綜合應(yīng)用）2.5ER模型實例分析（簡單應(yīng)用）2.6增強(qiáng)ER模型（簡單應(yīng)用）從軟件生存期談起軟件生存期：是指從軟件的規(guī)劃、研制、實現(xiàn)、投入運行后的維護(hù)、直到它被新的軟件所取代而停止使用的整個期間。它包括六個階段：（規(guī)需設(shè)編試運維）（1） 規(guī)劃階段（2） 需求分析階段（3） 設(shè)計階段（4） 程序編制階段（5） 調(diào)試階段（6） 運行維護(hù)階段數(shù)據(jù)系統(tǒng)生存期什么叫數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期？我們把數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)從開始規(guī)劃、設(shè)計、實現(xiàn)、維護(hù)到最后被新的系統(tǒng)取代而停止使用的整個期間，稱為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期。這個生存期一般可劃分成以下七個階段：規(guī)劃、需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計、物理設(shè)計、實現(xiàn)、運行維護(hù)。ER模型的基本概念ER模型的基本元素實體、聯(lián)系和屬性屬性的分類（簡單屬性和復(fù)合屬性、單值屬性和多值屬性、存儲屬性和派生屬性）聯(lián)系的設(shè)計ER模型的操作（分裂、合并和增刪）采用ER模型的數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計步驟采用ER方法進(jìn)行數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計分成三步進(jìn)行：首先設(shè)計局部ER模式然后把各局部ER模式綜合成全局ER模式最后對全局ER模式進(jìn)行優(yōu)化

關(guān)系模型的基本概念關(guān)系模型定義：用二維表格結(jié)構(gòu)表示實體集、外鍵表示實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為關(guān)系模型?；拘g(shù)語有：字段（屬性）、字段值（屬性值）、記錄（元組）、二維表格（元組集合、關(guān)系或?qū)嵗?。在這里，括號中的表述為關(guān)系模型中的術(shù)語。它與表格中術(shù)語可以一一對應(yīng)。還有，關(guān)系中屬性個數(shù)稱為元數(shù)，元組個數(shù)為基數(shù)。鍵：由一個或幾個屬性組成。（注意鍵不一定是唯一的一個屬性）。1） 超鍵：在關(guān)系中能唯一標(biāo)識元組的屬性集稱為關(guān)系模式的超鍵。（注意，超鍵也是一個屬性集，不一定只是一個屬性）2） 候選鍵：不含有多余屬性的超鍵稱為候選鍵。3） 主鍵：用戶選作元組標(biāo)識的一個候選鍵為主鍵。4） 外鍵：某個關(guān)系的主鍵相應(yīng)的屬性在另一關(guān)系中出現(xiàn)，此時該主鍵在就是另一關(guān)系的外鍵，如有兩個關(guān)系S和SC，其中S#是關(guān)系S的主鍵，相應(yīng)的屬性S#在關(guān)系SC中也出現(xiàn)，此時S#就是關(guān)系SC的外鍵。.關(guān)系的定義和性質(zhì)1） 關(guān)系定義：關(guān)系是一個屬性數(shù)目相同的元組的集合。2） 關(guān)系性質(zhì)（p53）三類完整性規(guī)則1） 實體完整性規(guī)則：要求關(guān)系中組成主鍵的屬性上不能有空值。2） 參照完整性規(guī)則：要求不引用不存在的實體。3） 用戶定義完整性規(guī)則：由具體應(yīng)用環(huán)境決定，系統(tǒng)提供定義和檢驗這類完整性的機(jī)制。E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換E-R模型可以向現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)庫模型轉(zhuǎn)換，對不同的數(shù)據(jù)庫模型有不同的轉(zhuǎn)換規(guī)則。這里只討論E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換方法。E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則：（1） 實體類型的轉(zhuǎn)換將每個實體類型轉(zhuǎn)換成一個關(guān)系模式，實體的屬性即為關(guān)系的屬性，實體標(biāo)識符即為關(guān)系的鍵。（2） 聯(lián)系類型的轉(zhuǎn)換1）實體間的聯(lián)系是1:1可以在兩個實體類型轉(zhuǎn)換成兩個關(guān)系模式中的任意一個關(guān)系模式的屬性中加入另一個關(guān)系模式的鍵和聯(lián)系類型的屬性。系關(guān)系模式〔校名,地址，電話〕系關(guān)系模式（昨，地址，電話，系主任名，枉職年月）系主性關(guān)系模式〔蛀性別，年齡,職稱，學(xué)棱名，任職年月）系主任關(guān)系模式〔姓魚，性別，年齡,職稱〕2）如實體間的聯(lián)系是1:N則在N端實體類型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中加入1端實體類型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式的鍵和聯(lián)系類型的屬性則在N端實體類型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中加入1端實體類型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式的鍵和聯(lián)系類型的屬性。C#TEACHE-RCNAME則將聯(lián)系類型也轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，其屬性為兩端實體類型的鍵加上聯(lián)系類型的屬性，而鍵為兩端實體鍵的組合。學(xué)生關(guān)系模式5（蟄，SNAHE,ME,SEK）學(xué)生課程關(guān)系模式SC34,GRAD衛(wèi)）課程關(guān)系模式C陛,匚NAME,TEACHE-R）以上各轉(zhuǎn)換規(guī)則，給出了一般情況下E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換方法。但在實際應(yīng)用中往往還需要根具實際情況進(jìn)行具體處理。下面以圖書借閱系統(tǒng)的E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型為例。

該例中，由于允許同一本書在不同的時間借給多個讀者，特別是一個讀者在不同的時間可以借同一本書。因而，在多對多聯(lián)系“借閱”轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式時，僅有讀者的編號和圖書的編號是不能構(gòu)成碼的。例如：(,F33.33,2006-10-10:10:10,2007-02-20:3:00)(.F33.33.2007-5-26：4：OO,NULL)1■Br(,F33.33,2006-10-10:10:10,2007-02-20:3:00)(.F33.33.2007-5-26：4：OO,NULL)1■Br還期一編號』書名，出版社，出版日期』定枷)者編號，圖書編號」惜期，還期)錨號』姓名>讀者葵型』已惜數(shù)呈〕說明，按照上述介紹的轉(zhuǎn)換方法得到的關(guān)系模型不一定是最好的。實際應(yīng)用中，往往還要對得到的關(guān)系模型進(jìn)行規(guī)范化。2.5和2.6實例分析，同學(xué)們多看書！庫存管理系統(tǒng)的ER模型及轉(zhuǎn)換人事管理信息系統(tǒng)的ER模型3?住院管理信息系統(tǒng)的ER模型公司車隊信息系統(tǒng)的ER模型更多優(yōu)質(zhì)自考資料盡在百度貼吧自考樂園俱樂部()歡迎?加入…歡迎?交流…止不住的驚喜等著你 第三章關(guān)系模式設(shè)計理論學(xué)習(xí)目的與要求：本章特點是理論性較強(qiáng)，學(xué)習(xí)者應(yīng)從概念著手，搞清概念間的聯(lián)系和作用。本章總的要求是：了解關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論及其在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中的作用。本章的重點是函數(shù)依賴、無損分解、保持依賴和范式。掌握這些概念并能運用它們分析模式分解的特點考核知識點與考核要求3.1關(guān)系模式的設(shè)計準(zhǔn)則（簡單應(yīng)用）3.2函數(shù)依賴（FD）（簡單應(yīng)用）3關(guān)系模式的分解特性（簡單應(yīng)用）3.4范式INF、2NF、3NF（簡單應(yīng)用）BCNF（領(lǐng)會）分解成BCNF模式集的“分解算法”（識記）分解成3NF模式集的“合成算法”（綜合應(yīng)用）模式設(shè)計方法小結(jié)（領(lǐng)會）3.5多值依賴和第四范式（識記）關(guān)系模式的設(shè)計準(zhǔn)則關(guān)系模式的冗余和異常問題1） 數(shù)據(jù)冗余2） 操作異常（修改異常、插入異常和刪除異常）關(guān)系模式的非形式化設(shè)計準(zhǔn)則1） 關(guān)系模式的設(shè)計應(yīng)盡可能只包含有直接聯(lián)系的屬性，不包括有間接聯(lián)系的屬性2） 關(guān)系模式的設(shè)計應(yīng)盡可能使得相應(yīng)關(guān)系中不出現(xiàn)插入、刪除和修改異常。3） 關(guān)系模式的設(shè)計應(yīng)盡可能使得相應(yīng)關(guān)系中避免放置經(jīng)常為空值的屬性。4） 關(guān)系模式的設(shè)計應(yīng)盡可能使得關(guān)系的等值連接在主鍵和外鍵的屬性上進(jìn)行，并且保證連接以后不會生成額外的元組。函數(shù)依賴函數(shù)依賴的定義設(shè)有關(guān)系模式R（A1,A2,...An）或簡記為R（U）,X,Y是U的子集，r是R的任一具體關(guān)系，如果對r的任意兩個元組tl,t2,由11[X]=t2[X]導(dǎo)致11[Y]=t2[Y],則稱X函數(shù)決定Y,或Y函數(shù)依賴于X,記為X-Y。X-Y為模式R的一個函數(shù)依賴。這個定義可以這樣理解：有一張設(shè)計好的二維表，X,Y是表的某些列（可以是一列，也可以是多列），若在表中的第11行，和第12行上的X值相等，那么必有11行和12行上的Y值也相等，這就是說Y函數(shù)依賴于X。函數(shù)依賴的邏輯蘊(yùn)涵設(shè)F是關(guān)系模式R的一個函數(shù)依賴集，X,Y是R的屬性子集，如果從F中的函數(shù)依賴能夠推出X-Y,則稱F邏輯蘊(yùn)涵X-Y,記為F|=X—Y。而函數(shù)依賴的閉包F+是指被F邏輯蘊(yùn)涵的函數(shù)依賴的全體構(gòu)成的集合。鍵和FD的關(guān)系鍵是唯一標(biāo)識實體的屬性集。對于鍵和函數(shù)依賴的關(guān)系：有兩個條件：設(shè)關(guān)系模西（A1,A2...An）,F是R上的函數(shù)依賴集，X是R的一個子集：1aX-A1A2...An￡F+（它的意思是X能夠決定唯一的一個元組）2d不存在X的真子集Y,使得Y也能決定唯一的一個元組，則X就是R的一個候選鍵。（它的意思是X能決定唯一的一個元組但又沒有多余的屬性集）包含在任何一個候選鍵中的屬性稱為主屬性，不包含在任何鍵中的屬性為非主屬性（非鍵屬性），（注意）主屬性應(yīng)當(dāng)包含在候選鍵中。函數(shù)依賴（FD）的推理規(guī)則前面我們舉的例子中是以實際經(jīng)驗來確定一個函數(shù)依賴的邏輯蘊(yùn)涵，但是我們需要一個推理規(guī)則才能完全確定F或F+的所有函數(shù)依賴。設(shè)有關(guān)系模式R（U）,X,Y,Z,W均是U的子集，F(xiàn)是R上只涉及到U中屬性的函數(shù)依賴集，推理規(guī)則如下：A1a自反性：如果YXU,則X-Y在R上成立。A2a增廣性：如果X-Y為F所蘊(yùn)涵，ZU,則XZ-YZ在R上成立。（XZ表示XUZ,下同）A3a傳遞性：如果X-Y和Y-Z在R上成立，貝X-Z在R上成立。A4a合并性：如果X-Y和X-Z成立，那么X-YZ成立。A6a分解性：如果X-Y和ZY成立，那么X-Z成立。A5a偽傳性：如果X-Y和WY-Z成立，那么WX-Z成立。A7a復(fù)合性：{X—Y,W—Z}|=XW—YZ。A8a通用一致性定理：{X—Y,W—Z}|=xU(X-Y)—YZ。函數(shù)依賴推理規(guī)則的完備性函數(shù)依賴推理規(guī)則系統(tǒng)(自反性、增廣性和傳遞性)是完備的。由推理規(guī)則的完備性可得到兩個重要結(jié)論：la屬性集X+中的每個屬性A,都有X—A被F邏輯蘊(yùn)涵，即X+是所有由F邏輯蘊(yùn)含X—A的屬性A的集合。2aF+是所有利用Amstrong推理規(guī)則從F導(dǎo)出的函數(shù)依賴的集合。函數(shù)依賴集的等價和覆蓋在關(guān)系模式R(U)上的兩個函數(shù)依賴集F和G,如果滿足F+=G+,則稱F和G是等價的，稱F和G等價也稱F覆蓋G或G覆蓋F。每個函數(shù)依賴集F都可以被一個右部只有單屬性的函數(shù)依賴集G所覆蓋。如果函數(shù)依賴集合F滿足：F中每一個函數(shù)依賴的右部都是單屬性；F中的任一函數(shù)依賴X—A，其F-{X—A}是不等價的；F中的任一函數(shù)依賴X—A,Z為X的子集。(F-{X—A})U{Z—A}與F不等價。則稱F為最小函數(shù)依賴集合。如果函數(shù)依賴集F和G等價，并且G是最小集，那么稱G是F的一個最小覆蓋。這一段并不要求掌握最小集的求法,但是應(yīng)當(dāng)通過其求法理解最小集的概念。關(guān)系模式分解特性1?模式分解中存在的問題模式分解就是將一個泛關(guān)系模式R分解成數(shù)據(jù)庫模式P，以P代替R的過程。它不僅僅是屬性集合的分解，它是對關(guān)系模式上的函數(shù)依賴集、以及關(guān)系模式的當(dāng)前值分解的具體表現(xiàn)。分解一個模式有很多方法，但是有的分解會出現(xiàn)失去函數(shù)依賴、或出現(xiàn)插入、刪除異常等情況，而有的分解則不出現(xiàn)相關(guān)問題。衡量一個分解的標(biāo)準(zhǔn)有三種：分解具有無損聯(lián)接；分解要保持函數(shù)依賴；分解既要保持依賴，又要具有無損聯(lián)接。那么什么是無損聯(lián)接呢?什么又是保持依賴?無損聯(lián)接的定義和性質(zhì)設(shè)R是一關(guān)系模式，分解成P={R1,R2,...,Rk},F是R上的一個函數(shù)依賴集。無損聯(lián)接就是指R中每一個滿足F的關(guān)系r(也就是一個關(guān)系實例)都有r=nR1(r)|X|nR2(r)...|X|nR3(r),即r為它在Ri上的投影的自然聯(lián)接。最簡單的理解，也就是說，分解后的關(guān)系自然連接后完全等于分解前的關(guān)系，則這個分解相對于F是無損聯(lián)接分解。設(shè)R的分解為P={R1,R2},F為R所滿足的函數(shù)依賴集，則分解P具有無損聯(lián)接性的充分必要條件是：R1HR2—(R1-R2)R1HR2—(R2-R1)也就是說，分解后的兩個模式的交能決定這兩個模式的差集，即Rl、R2的公共屬性能夠函數(shù)決定R1或R2中的其他屬性，這樣的分解就必定是無損聯(lián)接分解。保持函數(shù)依賴的分解在分解過程中，要求模式分解的無損聯(lián)接是必要的，只有無損聯(lián)接分解才能保證任何一個關(guān)系能由它的那些投影進(jìn)行自然聯(lián)接得到恢復(fù)。同時，分解關(guān)系模式時還應(yīng)保證關(guān)系模式的函數(shù)依賴集在分解后仍在數(shù)據(jù)庫模式中保持不變，這就是保持函數(shù)依賴的問題。也就是所有分解出的模式所滿足的函數(shù)依賴的全體應(yīng)當(dāng)?shù)葍r于原模式的函數(shù)依賴集。只有這樣才能確保整個數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的語義完整性不受破壞。范式1.1NF、2NF、3NF、BCNF的定義:INF：第一范式即關(guān)系模式中的屬性的值域中每一個值都是不可再分解的值。如果某個數(shù)據(jù)庫模式都是第一范式的，則稱該數(shù)據(jù)庫模式是屬于第一范式的數(shù)據(jù)庫模式。2NF：第二范式如果關(guān)系模式R為第一范式，并且R中每一個非主屬性完全函數(shù)依賴于R的某個候選鍵，則稱為第二范式模式。非主屬性、完全函數(shù)依賴、候選鍵三個名詞的含義。候選鍵就是指可以唯一決定關(guān)系模式R中某元組值且不含有多余屬性的屬性集。非主屬性也就是非鍵屬性，指關(guān)系模式R中不包含在任何建中的屬性。設(shè)有函數(shù)依賴W-A,若存在XW,有X-A成立，那么稱W-A是局部依賴，否則就稱W-A是完全函數(shù)依賴。在分析是否為第2范式時，應(yīng)首先確定候選鍵，然后把關(guān)系模式中的非主屬性與鍵的依賴關(guān)系進(jìn)行考察，是否都為完全函數(shù)依賴，如是，則此關(guān)系模式為2NF。如果數(shù)據(jù)庫模式中每個關(guān)系模式都是2NF的，則此數(shù)據(jù)庫模式屬于2NF的數(shù)據(jù)庫模式。3NF：第三范式如果關(guān)系模式R是第二范式，且每個非主屬性都不傳遞依賴于R的候選鍵，則稱R為第三范式的模式。這里首先要了解傳遞依賴的含義：在關(guān)系模式中，如果Y-X，X-A，且X不決定Y和A不屬于X,那么Y-A是傳遞依賴。注意的是，這里要求非主屬性都不傳遞依賴于候選鍵。BCNF：這個范式和第三范式有聯(lián)系，它是3NF的改進(jìn)形式。若關(guān)系模式R是第一范式，且每個屬性都不傳遞依賴于R的候選鍵。這種關(guān)系模式就是BCNF模式。縱觀四種范式，可以發(fā)現(xiàn)它們之間存在如下關(guān)系：對于任一關(guān)系模式，可找到一個分解達(dá)到3NF，且具有無損聯(lián)接和保持函數(shù)依賴性。而對于BCNF分解,則可以保證無損聯(lián)接但不一定能保證保持函數(shù)依賴集。無損聯(lián)接分解成BCNF模式集的算法：置初值P={R}；如果P中所有關(guān)系模式都是BCNF，則轉(zhuǎn)⑷；如果P中有一個關(guān)系模式S不是BCNF，則S中必能找到一個函數(shù)依賴集X-A有X不是S的鍵，且A不屬于X，設(shè)S1=XA，S2=S-A，用分解S1,S2代替S，轉(zhuǎn)(2)；分解結(jié)束。輸出P。在這個過程中，重點在于⑶步，判斷哪個關(guān)系不是BCNF,并找到X和A。這里，S的判斷用BCNF的定義，而X不是S的鍵則依靠分析。分解成3NF模式集算法：如果R中的某些屬性在F的所有依賴的左邊和右邊都不出現(xiàn)，那么這些屬性可以從R中分出去，單獨構(gòu)成一個關(guān)系模式。如果F中有一個依賴X-A有XA-R，則P=｛R｝，轉(zhuǎn)(4)對于F中每一個X-A，構(gòu)成一個關(guān)系模式XA，如果F有有X-A1，X-A2...X-An,則可以用模式XA1A2...An代替n個模式XA1,XA2...XAn;w分解結(jié)束，輸入P。這個過程的重點是這一句“對于F中每一個X-A，構(gòu)成一個關(guān)系模式XA”，這使我們的分解十分容易，然后依據(jù)合并律(合并律：如果X-Y和X-Z成立，那么X-YZ成立)將有關(guān)模式合并即得到所需3NF模式。模式設(shè)計方法的原則關(guān)系模式R相對于函數(shù)依賴集F分解成數(shù)據(jù)庫模式P=｛R1,R2...Rk｝，一般具有下面四項特性：P中每個關(guān)系模式Ri上應(yīng)具有某種范式性質(zhì)(3NF或BCNF)無損聯(lián)接性。保持函數(shù)依賴集。最小性，即P中模式個數(shù)應(yīng)最少且模式中屬性總數(shù)應(yīng)最少。一個好的模式設(shè)計方法應(yīng)符合下列三條原則：表達(dá)性分離性最小冗余性多值依賴與第四范式(4NF)例:學(xué)校中某一門課程由多個教師講授，他們使用相同的一套參考書。關(guān)系模式Teaching(C,T,B)課程C、教師T和參考書B表氐1課程C教員T參考書B物理數(shù)學(xué)計算數(shù)學(xué)｛課［強(qiáng)平］、周睪Jr)1卜用二維表表示TeachingC程mL.LT員B書考理理理理理理學(xué)學(xué)學(xué)學(xué)學(xué)學(xué)氏tzLM-LtUUJLUmlcLtLEEE些母wtlt-1333號爭iWiwks一藩賽！1暫多值依賴與第四范式TeachingWBCNF:Teach具有唯一候選碼(C,T,B),即全碼Teaching模式中存在的問題(1)數(shù)據(jù)冗余度大：有多少名任課教師,參考書就要存儲多少次。插入操作復(fù)雜：當(dāng)某一課程增加一名任課教師時,該課程有多少本參照書,就必須插入多少個元組。例如物理課增加一名教師劉關(guān),需要插入兩個元組：(物理,劉關(guān),普通物理學(xué))(物理,劉關(guān),光學(xué)原理)刪除操作復(fù)雜：某一門課要去掉一本參考書,該課程有多少名教師,就必須刪除多少個元組。修改操作復(fù)雜：某一門課要修改一本參考書,該課程有多少名教師,就必須修改多少個元組。產(chǎn)生原因存在多值依賴。多值依賴設(shè)R(U)是一個屬性集U上的一個關(guān)系模式，X、Y和Z是U的子集，并且Z=U—X—Y,多值依賴X--Y成立當(dāng)且僅當(dāng)對R的任一關(guān)系r,r在(X,Z)上的每個值對應(yīng)一組Y的值，這組值僅僅決定于X值而與Z值無關(guān)。例Teaching(C,T,B)對于C的每一個值，T有一組值與之對應(yīng)，而不論B取何值。第四范式(4NF)關(guān)系模式R<U,F>￡1NF,如果對于R的每個非平凡多值依賴X--Y(YX),X都含有候選碼，則RW4NF。如果RG4NF,則R丘B(yǎng)CNF不允許有非平凡且非函數(shù)依賴的多值依賴允許的是函數(shù)依賴(是非平凡多值依賴)第四章關(guān)系運算學(xué)習(xí)目的與要求：本章總的要求是：深刻理解關(guān)系模型的運算理論,了解查詢優(yōu)化的意義和啟發(fā)式優(yōu)化算法本章的重點是關(guān)系代數(shù)運算,應(yīng)熟練掌握。關(guān)系演算是本章的難點?？己酥R點和考核要求4.1關(guān)系代數(shù)4.1.1關(guān)系代數(shù)的五個基本操作(并、差、笛卡兒積、投影、選擇)(綜合運用)綜合運用）4.1.2關(guān)系代數(shù)的四個組合操作（交、連接、自然連接、除法）4.1.3關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的應(yīng)用（綜合運用）4.1.4關(guān)系代數(shù)的兩個擴(kuò)充操作（外連接、外部并）（領(lǐng)會）4.2關(guān)系演算綜合運用）4.2.1元組關(guān)系演算的定義及表達(dá)式的含義（簡單應(yīng)用）4.2.2域關(guān)系演算的定義及表達(dá)式的含義（領(lǐng)會）4.2.3關(guān)系運算的安全約束和等價性（領(lǐng)會）4.3關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的優(yōu)化（領(lǐng)會）關(guān)系模型有三個重要組成部分：1） 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2） 數(shù)據(jù)操縱3） 數(shù)據(jù)完整性規(guī)則關(guān)系查詢語言根據(jù)其理論基礎(chǔ)的不同分成兩類：1） 關(guān)系代數(shù)語言2） 關(guān)系演算語言4.1關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)的五個基本操作：并、差、笛卡爾積、投影和選擇。并（U）：兩個關(guān)系需有相同的關(guān)系模式，并的對象是元組，由兩個關(guān)系所有元組構(gòu)成。差（-）：同樣，兩個關(guān)系有相同的模式，R和S的差是由屬于R但不屬于S的元組構(gòu)成的集合。笛卡兒積（X）：對于兩個關(guān)系作運算，列：（n+m）列的元組的集合，元組的前n列是關(guān)系R的一個元組后m列是關(guān)系S的一個元組，行：k1Xk2個元組。投影（。）：對關(guān)系進(jìn)行垂直分割，消去某些列，并重新安排列的順序。選擇（n）：根據(jù)某些條件關(guān)系作水平分割，即選擇符合條件的元組。關(guān)系代數(shù)的四個組合操作：交、聯(lián)接、自然聯(lián)接和除法交（Q）：R和S的交是由既屬于R又屬于S的元組構(gòu)成的集合。聯(lián)接包括e聯(lián)接和F聯(lián)接，是選擇RXS中滿足i0（r+j）或F條件的元組構(gòu)成的集合，特別注意等值聯(lián)接（0為等號“=”）。自然聯(lián)接（R|X|S）：在RXS中,選擇R和S公共屬性值均相等的元組，并去掉RXS中重復(fù)的公共屬性列。如果兩個關(guān)系沒有公共屬性，則自然聯(lián)接就轉(zhuǎn)化為笛卡爾積。除法（三）：首先除法的結(jié)果中元數(shù)為兩個元數(shù)的差，可以直接用觀察法來得到結(jié)果，把S看作一個塊，拿到R中去和相同屬性集中的元組作比較，如果有相同的塊，且除去此塊后留下的相應(yīng)元組均相同，那么可以得到一條元組，所有這些元組的集合就是除法的結(jié)果。對于上述的五個基本操作和組合操作，應(yīng)當(dāng)從實際運算方面進(jìn)行理解和運用，對其形式定義可不必深究。注意課本上的例子。關(guān)系代數(shù)運算的