第06章关系数据理论(习题课).ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,淮海工学院计算机系,数据库系统概论,An Introduction to Database System,第六章 关系数据理论,（习题课）,基本知识点,需要了解的,：,1.,什么是一个“不好”的数据库模式；,2.,什么是关系模式的操作异常；,3.,规范化理论的重要意义。,基本知识点,需要牢固掌握的：,1.,关系的形式化定义；,2.,数据依赖的基本概念,(,函数依赖、平凡函数依赖、非平凡函数依赖、,部分函数依赖、完全函数依赖、传递函数依赖、,码、候选码、外码,),；,3.,范式的概念；,4.,从,1NF,到,BCNF,的定义；,5.,规范化的含义和作用。,需要举一反三的：,1.,四个范式的理解与应用,2.,能根据数据依赖分析某一个关系模式属于第几范式；,3.,能够根据应用语义，完整地写出关系模式的函数依赖集合，并求出最小依赖集；,4.,能确定关系模式,R,的候选码；,5.,能判断模式分解是否具有无损连接性和保持函数依赖,6.,掌握模式分解的方法,基本知识点,难点：,判断关系满足的范式,关系模式的分解。,基本知识点,理解并给出下列术语的定义：函数依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传递依赖、候选码、主码、外码、全码、1NF、2NF、3NF、BCNF、多值依赖、4NF。,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XY。,基本概念,9,若,XY,，但,Y,X,则称,XY,是,平凡函数依赖；,(,对于任一关系，平凡函数依赖必然成立,),如果,XY,，但,Y,X,，则称,XY,是,非平凡函数依赖。,几种函数依赖类型（一）：,例：,Sno Sno,(Sno,Cname)Cname,Sno Sdept,(Sno,Cname)Grade,平凡函数依赖不反映新的语义，无实际意义和价值；,无特别声明，均讨论有语义价值的非平凡依赖。,10,几种函数依赖类型（二）：,在关系模式,R(U),中，如果,XY,，并且对于,X,的任何一个真子集,X,都有,X Y,则称,Y,完全函数依赖,于,X,，记作,X Y,否则称,Y,部分函数依赖,于,X,，记作,X Y,。,P,例：,(Sno,Cname)Grade,(Sno,Cname,Sdept)Grade,(Sno,Cname,Mname)Grade,真正起作用的函数依赖；派生出的函数依赖；,不完全函数依赖或部分函数依赖的存在使依赖关系复杂化。,f,P,P,11,几种函数依赖类型（三）：,在关系模式,R(U),中，如果,XY,，,YZ,，且,Y,X,，,Y X,，则称,Z,传递函数依赖,于,X,。,若,YX,，则,X,Y,，实际上是,XZ,，即,直接函数依赖,。,例：SnoSdept,SdeptMname,SnoMname,Sno,Sid,Sid,Stel,Sno,Stel,传递函数依赖与非传递/直接函数依赖形式表示相同；,传递函数依赖的存在使依赖关系复杂化，其语义关系比较复杂，容易产生异常及冗余。,12,课堂练习题：,下列关于函数依赖的叙述中，哪一条是不正确的？,(A)若XY，YZ，则XZ,(B)若XY，Y,Y，则X Y,(C)若XY，X,X，则X,Y,(D)若X,X，则XX,解析：,C,13,课堂练习题,：（续）,下列哪一项成立时，称XY为平凡的函数依赖（）,(A)XY=空(B)X,Y=空,(C)X,Y(D)Y,X,解析：,D,14,课堂练习题,：（续）,下列关于,Y对X部分函数依赖,的叙述中正确的是（）,(A)若XY，且存在Y的真子集Y,，XY,，则称,(B)若XY，且存在Y的真子集Y,，XY,，则称,(C)若XY，且存在X的真子集X,，X,Y，则称,(D)若XY，且存在Y的真子集X,，X,Y，则称,解析：,C,15,课堂练习题,：（续）,下述不是由于关系模式设计不当而引起的是（）,(A)数据冗余,(B)丢失修改,(C)插入异常,(D)更新异常,解析：,B,，丢失修改属于并发操作带来的数据不一致性。,候选码：,设K为关系模式R中的属性或属性组合，若K,U，则K称为R的一个侯选码。,主码,若候选码多于一个，则选定其中的一个为主码。,外码：,关系模式R中属性或属性组X并非R的码，但X是另一个关系模式的码，则称X是R的外码。,全码：,整个属性组是码，称为全码。,码,（由函数依赖的概念来定义）,17,码（续）,定义,关系模式,R,中属性或属性组,X,并非,R,的码，但,X,是另一个关系模式的码，则称,X,是,R,的外部码（Foreign Key）,也称,外码,。,003,22,张林,2001013,002,21,顾芳,2001012,001,20,李华,2001011,Sdept,Sage,Sname,Sno,Student,王五,管理,003,李四,计算机,002,张三,自动化,001,Mname,Dname,deptID,Department,FK,主码和外码表示了关系之间的联系。,18,课堂练习题：,下列关于关系模式的码的叙述中，哪一条是正确的？（）,(A)主码只能包含单属性,(B)任何候选码都不能包含关系中的全部属性,(C)包含在任一个候选码中的属性称作主属性,(D)包含在素有候选码中的属性称作主属性,解析：,C,19,9.3 范式（续）,各种范式之间存在联系：,1NF,2NF,3NF,BCNF,4NF,某一关系模式R为第n范式，可简记为RnNF。,20,课堂练习题：,下列关于关系模式规范化的叙述中，哪一条是不正确的？（）,(A)若R,4NF,，则必然R,3NF,(B)若R,3NF,，则必然R,2NF,(C)若R,2NF,，则必然R,1NF,(D)若R,3NF,，则必然R,BCNF,解析：,D,测验,1.关系数据库规范化是为解决关系数据库中的_问题而引入的。,A.操作异常和数据冗余 B.提高查询速度,C.减少数据操作的复杂性,D.保证数据的安全性和完整性,2.假设关系模式属于R(A,B)属于3NF，下列说法中_是正确的。,A.它一定消除了插入和删除异常,B.仍存在一定的插入或删除异常,C.一定属于BCNF,D.B和C均是正确的,测验,3.当B属性函数依赖于A属性时，属性A与B的关系是_,A.一对多 B.多对一,C.多对多 D.以上都不对,4.候选码中的属性称为_。,A.非主属性 B.主属性,C.复合属性 D.关键属性,5.关系模式R中的属性全部是主属性，则R的最低范式必定是_。,A.2NF B.3NF C.BCNF D.4NF,测验,6.设有关系W（工号，姓名，工种，定额），将其规范化到3NF正确的答案是,_。,A.W1(工号，姓名)和W2(工种，定额),B.W1(工号，工种，定额)和W2(工号，姓名),C.W1(工号，姓名，工种)和W2(工种，定额),D.以上都不对,7.关系模式R（A,B,C,D）中，有函数依赖集,F=BC,CD,DA,则R能达到_。,A.1NF B.2NF C.3NF D.BCNF,测验,8.下列规则中正确的是_。,A.若X,Y,WY,Z,则WX,Z,B.若X,Y,则 X,Y,C.若XY,Z,则 X,Z,Y,Z,D.若X,Y=,则 X,Y,测验,9.设有关系模式R（A，B，C，D）及其函数依赖集,F=D,B,BD,ADB,ACD,求(AC),F,+,和(AB),F,+,。,10.设有关系模式R（A，B，C，D，E，P）及其函数依,赖集F=A,D，E,D,DB,BCD，DCA,求R的所有候选码。,练习,11.设有关系模式,教务,(学号，课程号，学生姓名，年龄，成绩，教师姓名，教师年龄，教师办公室)。假设一门课程只有一名教师讲授，而且教师不重名。,试回答下列问题：,(1)存在哪些基本函数依赖？该关系模式的候选码是什么？有哪些主属性？,(2)有部分依赖吗？若有，请写出两个？,有传递依赖吗？若有，请写出一个？,(3)关系模式教务最高达到第几范式？为什么？,(4)如何分解可消除关系模式中的部分函数依赖？,(5)分解后达到了几范式？分解是无损连接分解？,(6)分别指出各个关系模式的主码和外码,12.已知:关系模式R(U,F)中,U=ABCDEG.,F=BGC,BDE,DGC,ADGBC,AGB,BD求:,(1)R的侯选码(2)R最高满足第几范式,13设有关系模式R（职工号，项目名，工资，部门名，部门经理）,如果规定：每个职工可以参加多个项目，各领一份工资；,每个项目只属于一个部门管，,每个部门只有一个经理。,（1）写出该关系模式的函数依赖集合。,（2）判断候选码。,（3）说明不满足2NF的理由，并把R分解为2NF的模式集,测验,14.说明下列关系模式最高满足几范式，并说明理由。,（1）R（A，B，C，D），F=BD，ABC,（2）R（X，Y，Z），F=YZ，YX，XYZ,（3）R（A，B，C，D），F=BD，DB，ABC,（4）R（X，Y，Z）F=XYZ,（5）R（A，B，C），F=AB，BC，CA,（6）R（A，B，C，D）F=AC，DB,（7）R（A，B，C，D）F=AC，CDB,（8）R（X，Y，Z）F=YZ，XZY,（9）R（A，B，C，D，E）F=ABCE，EAB，CD,（10）R（X，Y，Z）F=XY，XZ,作业,建立一个关于系、学生、班级、学会等诸信息的关系数据库。,描述,学生,的属性有：学号、姓名、生日、系名、班号、宿舍区。,描述,班级,的属性有：班号、专业名、系名、人数、入校年份。,描述,系,的属性有：系号、系名、系办公室地点、人数。,描述,学会,的属性有：学会名、成立年份、地点、人数。,有关语义如下：,一个系有若干专业，每个专业每年只招一个班，每个班有若干学生。一个系的学生住在同一宿舍区。每个学生可参加若干学会，每学会有若干学生。学生参加某学会有一个入会年份。,作业,(1)学生关系模式：,学生关系模式：,S(Sno,Sname,Sbirth,Sdept,Cno,Sloc,),极小函数依赖集为：,S,：,SnoSname,，,SnoSbirth,，,SnoCno,，,CnoSdept,，,SdeptSloc,候选码：,Sno,S,中存在传递函数依赖：,CnoSdept,，,SdeptSloc,，,CnoSloc,作业,(2)班级关系模式：,关系模式：,C(Cno,Cspec,Sdept,Cnum,Cdate,),极小函数依赖集为：,C,：,CnoCspec,，,CspecSdept,，,CnoCnum,CnoCdate,，,(,Cspec,Cdate,),Cno,候选码：,Cno,和（,Cspec,Cdate,）,C,中存在：,CnoSdept,传递函数依赖,(,Cspec,Cdate)Sdept,是部分函数依赖,作业,(3)系关系模式：,关系模式：,系,D(Dno,Dname,Dloc,Dnum,),极小函数依赖集为：,D,：,DnoDname,，,DnameDno,，,DnoDloc,DnoDnum,候选码：,Dno,，,Dname,作业,(4)学会关系模式：,学会关系模式,P,：（,Pname,，,Pdate1,，,Ploc,，,Pnum,）,极小函数依赖集为：,P,：,PnamePdate1,，,PnamePloc,，,PnamePnum,候选码：,Pname,(5)学生学会关系模式：,学生,学会关系模式,SP(Sno,Pname,date2),函数依赖：,(Sno,Pname)date2,候选码：（,Sno,Pname,）,作业,关系 候选码 外部码 全码,S Sno Cno,Dno 无,C Cno和(CS,CDATE)Dno 无,D Dno和Dname 无 无,P Pname 无 无,SP (Sno,Pname)Sno,Pname 无,作业,12.下面的结论哪些是正确的，哪些是错误的？对于错误的结论请给出理由或给出一个反例说明之。,答：,任何一个二目关系都是属于3NF的。,任何一个二目关系都是属于BCNF的。,任何一个二目关系都是属于4NF的。,当且仅当函数依赖AB在R上成立，关系R(A,B,C)等于其投影R1(A,B)和R2(A,C)的连接。,当AB在R上成立，关系R(A,B,C)等于其投影R1(A,B)和R2(A,C)的连接。反之则不然。正确的是当且仅当函数依赖AB在R上成立，关系R(A,B,C)等于其投影R1(A,B)和R2(A,C)的连接。,作业,若R.AR.B，R.BR.C，则R.AR.C,若R.AR.B，R.AR.C，则R.AR.(B,C),若R.BR.A，R.CR.A，则R.(B,C)R.A,若R.(B,C)R.A，则R.BR.A，R.CR.A,反例：,关系模式SC(Sno,Cno,G)，(Sno,Cno)G，,但Sno G，Cno G,作业,.第五章图5.12表示一个公司各部门的层次结构。,对每个部门，数据库中包含部门号(唯一的)D#、预算费(BUDGET)以及此部门领导人员的职工号E#(唯一的)信息。,职工信息包括：职工号、他所参加的生产与科研项目号(J#)、他所在办公室的电话号码(PHONE#)。,生产与科研项目包含：项目号(唯一的)、预算费。,办公室信息包含办公室房间号(唯一的)、面积。,对每个职工，数据库中有他曾担任过的职务以及担任某一职务时的工资历史。,对每个办公室包含此办公室中全部电话号码的信息。,请给出你认为合理的数据依赖，把这个层次结构转换成一组规范化的关系。提示：此题可分步完成，第一步先转换成一组1NF的关系，然后逐步转换为2NF，3NF，BCNF,作业,根据题中的语义假设给出一组函数依赖。语义假设为：一个职工不能同时成为多个部门的领导人；一个职工不能同时在多个部门就职；一个职工不能同时参加多个生产与科研项目；一个职工不能同时在两个不同的办公室办公；一个职工不能同时拥有两部或两部以上的电话；一个生产与科研项目不能同时分配给多个部门；一个办公室不能同时分配给多个部门；部门号、职工号、项目号、办公室号码及电话号码是全局唯一的。,设计一组关系模式，它们都是属于1NF的。,部门DEPT(DEPT#,DBUDGET,MGR_EMP#)，其中DEPT#和MGR_EMP#都是候选码,职工EMP1(,EMP#,DEPT#,PROJ#,OFF#,PHONE#)，候选码为EMP#，但有PHONE#OFF#,OFF#DEPT#,PROJ#DEPT#,职务JOB(,EMP#,JOBN,)，工资史SALHIST(,EMP#,DATE,JOBN,SALARY),生产与科研项目PROJ(,PROJ#,DEPT#,PBUDGET),办公室OFFICE(,OFF#,DEPT#,AREA)，电话PHONE(,PHONE#,OFF#),分析可知，JOB的属性全包含在SALHIST中，所以JOB可消去。,EMP1中OFF#,DEPT#都传递函数依赖于主码EMP#，故将EMP#分解,作业,分解为4个3NF的关系模式：,EMP(,EMP#,PROJ#,PHONE#)、X(,PHONE#,OFF#)、,Y(,PROJ#,DEPT#)和Z(,OFF#,DEPT#),然而X就是PHONE，Y是PROJ的投影，Z是OFFICE的投影，所以X、Y和Z都可以消去。最后得到如下6个关系模式，它们都是3NF，也是BCNF。,DEPT(DEPT#,DBUDGET,MGR_EMP#),EMP(,EMP#,PROJ#,PHONE#),SALHIST(,EMP#,DATE,JOBN,SALARY),PROJ(,PROJ#,DEPT#,PBUDGET),OFFICE(,OFF#,DEPT#,AREA),PHONE(,PHONE#,OFF#),下课了。,休息。,研,