数据库复习笔记（4）------关系数据

数据库复习笔记（4）------关系数据

• • 数据依赖
  • • 分类
    • • 函数依赖
      • • 平凡、非平凡的函数依赖
        • 完全、部分的函数依赖
        • 传递的函数依赖
      • 多值依赖
      • • 平凡、非平凡的多值依赖
        • 多值依赖的性质
    • 对关系模式的影响
  • 规范化
  • • 范式
    • • 范式种类
      • 码
      • 第一范式（1NF）-- 关系模式的基本要求
      • 第二范式（2NF）
      • 第三范式（3NF）
      • BC范式（BCNF）
      • 第四范式4NF*
      • 对比
  • 关系模式的分解
  • • 模式分解的两个规则（分解为第2、第3范式）
    • • 公共属性共享
      • 相关属性合一

数据依赖

数据依赖是一种特殊的约束，定义属性值间的相互关连（主要体现于值的相等与否）。
描述：

1. 是一个关系内部属性与属性之间的约束关系
2. 是现实世界属性间相互联系的抽象
3. 是数据内在的性质
4. 是语义的体现

分类

函数依赖、多值依赖、连接依赖、包含依赖等

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函数依赖于X”，记作X → Y。 （X为决定因素）
描述：

1. 所有关系实例均要满足
2. 是语义范畴的概念
3. 是数据库设计者可以对现实世界作强制的规定

特殊的有：

平凡、非平凡的函数依赖

若X包含Y则有X → Y为平凡的函数依赖，否则则为非平凡的函数依赖

完全、部分的函数依赖

若X与Y有X → Y的函数依赖，但是X的任意真子集X’对Y均没有X’ → Y，则为Y对X的完全函数依赖，否则为部分函数依赖

传递的函数依赖

若X与Y有X → Y的函数依赖，Y与Z有Y → Z的函数依赖，且Z不包含于Y，Y不包含于X且有X与Z的X → Z的函数依赖，则称为Z对X的传递依赖。

多值依赖

设R(U)是一个属性集U上的一个关系模式， X、 Y和Z是U的子集，并且Z＝U－X－Y。关系模式R(U)中多值依赖 X →→Y 成立，当且仅当对R(U)的任一关系r，给定的一对（x，z）值，有一组Y的值，这组值仅由x值决定，而与z值无关。

平凡、非平凡的多值依赖

若X→→Y，而Z为空，则称 X→→Y 为平凡的多值依赖（函数依赖）；否则称 X→→Y为非平凡的多值依赖。

多值依赖的性质

1. 对称性 若X→→Y，则X→→Z，其中Z＝U－X－Y
2. 传递性 若X→→Y，Y→→Z， 则X→→Z –Y
3. 函数依赖是多值依赖的特殊情况 若X→Y，则X→→Y。
4. 若X→→Y，X→→Z，则X→→Y交Z。
5. 若X→→Y，X→→Z，则X→→Y并Z。
6. 若X→→Y，X→→Z，则X→→Y差Z，X→→Z -Y

对关系模式的影响

不当的数据依赖会导致数据冗余、操作（增、删、改）异常。
通过分解关系模式可以消除其中不合适的数据依赖。

规范化

规范化（理论）是用来改造关系模式，通过分解关系模式来消除其中不合适的数据依赖，以解决插入异常、删除异常、更新异常和数据冗余问题。

范式

范式是符合某一种级别的关系模式的集合。
关系数据库中的关系必须满足一定的要求。满足不同程度要求的为不同范式。

范式种类

第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)、BC范式(BCNF)、第四范式(4NF)等。

码

以函数依赖的概念来定义码：
主码和候选码均成为码，根据语义判断

第一范式（1NF）-- 关系模式的基本要求

如果一个关系模式R的所有属性都是不可分的基本数据项，则R∈1NF。
缺点：存在非主属性对码的部分函数依赖！

第二范式（2NF）

若R∈1NF，且每一个非主属性完全函数依赖于码，则R∈2NF。
缺点：存在非主属性(dmanager)对码的传递函数依赖！

第三范式（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 不包含于Y）, 使得X→Y，Y→Z成立，Y → X，则称R<U，F> ∈ 3NF。即每一个非主属性既不部分依赖于码也不传递依赖于码。
缺点：主属性存在对码的部分或传递依赖！

BC范式（BCNF）

关系模式R<U，F>∈1NF，若X→Y且Y 不包含于X时，X必含有码，则R<U，F> ∈BCNF
特点：

1. 所有非主属性对每一个码都是完全函数依赖；
2. 所有的主属性对每一个不包含它的码，也是完全函数依赖；
3. 没有任何属性完全函数依赖于非码的任何一组属性

第四范式4NF*

关系模式R<U，F>∈1NF，如果对于R的每个非平凡多值依赖X→→Y（Y不包含于X），X都含有码，则R∈4NF。
即不允许有非平凡且非函数依赖的多值依赖，允许的非平凡多值依赖必须存在对应的函数依赖

对比

关系模式的分解

目的：使模式更加规范化，减少乃至消除数据冗余和更新异常。
原则：无损连接、保持依赖
无损连接保证数据等价原则，保证不丢失信息，但不一定能解决操作异常和数据冗余等问题。
保持函数依赖反映了分解的依赖等价原则。依赖等价保证了分解后的模式与原有的模式在语义上的一致性。

模式分解的两个规则（分解为第2、第3范式）

公共属性共享

保留公共属性，进行自然连接是分解后的模式实现无损连接的必要条件。
若存在部分依赖，决定因素的真子集为公共属性。将模式分解成部分依赖和完全依赖两个子模式。
若存在传递依赖，则传递链的中间属性为公共属性，将链断开，分解成两个模式（保持了两个基本依赖）。

相关属性合一

将以函数依赖形式联系在一起的相关属性放在一个模式中，从而使原有的函数依赖得以保持。这是分解后的模式实现保持依赖的的充分条件。
对于存在部分依赖或传递依赖的相关属性则不应放在一个模式中，因为这正是导致数据冗余和更新异常的根源，也正是模式分解所要解决的问题。