复习上节课内容市公开课特等奖市赛课微课一等奖课件.pptx

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,第六章 关系数据理论,2,第1页,复习上节课内容,关系模型概念回顾,关系、关系模型、关系数据库、定义,关系模式中可能存在异常（示例）,数据冗余、插入异常、删除异常、更新复杂,关系模式中存在异常原因,数据依赖（定义、分类）、函数依赖,关系模式规范化,函数依赖（平凡、非平凡、完全、部分、传递函数依赖）,第2页,例：模式,R,（,Sno,Sname,Sdept,Mname,Cno,Cname,Grade),依据其语义，有以下函数依赖关系：,语义,1,：每个学生只会有一个学号；,SnoSname,语义,2,：系与学生是一对多关系；,SnoSdept,语义,3,：系与系主任是一对一关系；,SdeptMname,语义,4,：每门课程只有一个课程号；,CnoCname,语义,5,：每个学生学习每门课程有一个成绩；（,Sno,，,Cno,）,F,Grade,可推出：,Sno,传递,Mname,省略部分函数依赖：如（,Sno,，,Cno,）,P,Sname,等,第3页,此次课内容,关系模式相关定义,关系模式规范化,1NF,2NF,3NF,BCNF,第4页,一、关系模式相关定义,定义,6.4,：,设,K,为,R,（,U,F,）中属性或属性组合。若,K,F,U,，则,K,称为,R,侯选码,（,Candidate Key,）；若候选码多于一个，则选定其中一个做为,主码,（,Primary Key,）；,主属性与非主属性,包含在任何一个候选码中属性，称为,主属性,（,Prime attribute,）,不包含在任何码中属性称为,非主属性,（,Nonprime attribute,）或非码属性（,Non-key attribute,）,最简单情况：一个属性是码；,最极端情况：整个属性组是码，也称,全码,（,ALL-KEY,）；,第5页,定义,6.5,：,关系模式,R,中属性或属性组,X,并非,R,码，但,X,是另一个关系模式码，则称,X,是,R,外部码（,Foreign key,）也称外码；,如在,SC,（,Sno,，,Cno,，,Grade,）中，,Sno,不是码，但,Sno,是关系模式,S,（,Sno,，,Sdept,，,Sage,）码，则,Sno,是关系模式,SC,外部码；,主码与外部码一起提供了表示关系间联络伎俩。,第6页,二、关系模式规范化,关系模式好与坏，用什么标准衡量？这个标准就是模式范式（,Normal Forms,，简记为,NF,）；,范式是符合某一个级别关系模式集合；,范式种类与数据依赖有着直接联络，基于,FD,范式有,1NF,、,2NF,、,3NF,、,BCNF,等各种。,某一关系模式,R,为第,n,范式，可简记为,RnNF,。,第7页,各范式之间关系,1NF,2NF,3NF,BCNF,4NF,5NF,第8页,假如一个关系满足某个范式要求,则它也会满足较其级别低全部范式要求。,一个低一级范式关系模式,经过模式分解,(,投影运算,),能够转化为若干个高一级范式关系模式集合,这个过程叫做,规范化,；,用几个简单关系去取代原来结构复杂关系过程叫做,关系规范化,。规范化理论是围绕着范式建立。,第9页,关系规范化,目标,:,使结构合理,使数据冗余尽可能小,降低插入,删除和更新异常；,方法,:,将关系模式投影分解成多个关系模式，,但关系模式分解不是唯一；,要求,:,分解后关系模式集合应该与原关系模式“等价”,既含有没有损连接性,又保持函数依赖特征”,.,第10页,1,）第一范式,1NF,第一范式,(1NF),当且仅当一个关系,R,中，每一个分量都是不可再分数据项时，,R1NF,；,要求属性是原子；,第一范式是对关系模式最起码要求。不满足第一范式数据库模式不能称为关系数据库；,不过满足第一范式关系模式并不一定是一个好关系模式。,第11页,2,）第二范式,2NF,定义,6.6,若,R1NF,，且每一个,非主属性,完全函数依赖,于码，则,R2NF,；,例,1,：判断关系模式,S-L-C(Sno,Sdept,Sloc,Cno,Grade),是否满足,2NF,，其中,Sloc,为学生住处，假设每个系学生住在同一个地方；,第一步：判断,S-L-C,是否为第一范式；,第二步：确定候选码（,sno,，,cno,）；,第二步：确定全部函数依赖有：,snosdept,，,sno sloc,，（,sno,，,cno,）,P,sdept,，（,sno,，,cno,）,P,sloc,，（,sno,，,cno,）,F,Grade,；,得出结论：和,2NF,定义相违反，故,S-L-C,不是,2NF,；,第12页,例,2.,判断关系模式,sc(sno,sname,cno,grade),是否满足,2NF,；,第一步：,判断,sc,是否为第一范式；,第二步：确定候选码（,sno,，,cno,）；,第三步：,确定全部函数依赖有：,sno,sname,，,（,sno,cno,）,P,sname,，（,sno,cno,）,F,grade,；,得出结论：,和,2NF,定义相违反，故,sc,不是,2NF,；,第13页,一个关系模式不是,2NF,，就会产生以下问题（,S-L-C,）,：,(1),插入异常,：假设,Sno,95102,，,Sdept,IS,，,Sloc,N,学生还未选课，因课程号是主属性，所以该学生信息无法插入,SLC,。,(2),删除异常,：假定某个学生原来只选修了,3,号课程这一门课。现在因其它原因，,3,号课程也不选修了。因课程号是主属性，此操作将造成该学生信息整个元组都要删除。,(3),数据冗余度大,：假如一个学生选修了,10,门课程，那么他,Sdept,和,Sloc,值就要重复存放了,10,次。,第14页,(4),修改复杂,：比如学生转系，在修改此学生元组,Sdept,值同时，还可能需要修改住处（,Sloc,）。假如这个学生选修了,K,门课，则必须无遗漏地修改,K,个元组中全部,Sdept,、,Sloc,信息。,原因：非主属性,Sdept,、,Sloc,部分函数依赖,于码。,处理方法：,S-L-C,分解为两个关系模式，以消除这些部分函数依赖；,SC,（,Sno,，,Cno,，,Grade,）,S-L,（,Sno,，,Sdept,，,Sloc,）,第15页,分解成,2NF,模式集方法：,投影分解法,S-L-C,函数依赖图为：,SC,（,Sno,，,Cno,，,Grade,）和,S-L,（,Sno,，,Sdept,，,Sloc,）,Sno,Cno,Grade,Sdept,Sloc,SLC,Sno,Cno,Grade,SC,S-L,Sno,Sdept,Sloc,第16页,例,2.,分解关系模式,sc(sno,sname,cno,grade),为,2NF,；,函数依赖图为：,可分解为：,Sno,Cno,Grade,Sname,模式,S,（,sno,，,sname,）,模式,SC,（,sno,，,cno,，,grade,）,第17页,采取投影分解法将一个,1NF,关系分解为多个,2NF,关系，能够在一定程度上,减轻,原,1NF,关系中存在插入异常、删除异常、数据冗余度大、修改复杂等问题。,将一个,1NF,关系分解为多个,2NF,关系，并不能完全消除关系模式中各种异常情况和数据冗余。如,S-L,（,Sno,，,Sdept,，,Sloc,）,。,第18页,3,）第三范式,3NF,定义,6.7,假如关系模式,R,是,1NF,，且每个,非主属性,都,不传递依赖,于,R,候选码，那么称,R,是第三范式（,3NF,）模式。,假如,R3NF,，则,R,也是,2NF,。,若,R3NF,，则每一个,非主属性,既,不部分依赖于码,也,不传递依赖于码,；,第19页,例,1,：判断,2NF,关系模式,SC,（,Sno,，,Cno,，,Grade,）及,S-L,（,Sno,，,Sdept,，,Sloc,）,是否满足,3NF,；,模式,sc,函数依赖有：（,sno,，,cno,）,grade,模式,s-l,函数依赖有：,sno,sdept,，,Sdept Sno,，,sdept,sloc,故：模式,sc,为,3NF,，模式,s-l,依然为,2NF,；,第20页,例,2,：判断,2NF,关系模式,S（sno，sname）,及,SC,（,Sno,，,Cno,，,Grade,）,是否满足,3NF,；,模式,sc,函数依赖有：,sno,sname,模式,sc,函数依赖有：（,sno,，,cno,）,grade,故：模式,s,和,sc,皆为,3NF,；,第21页,处理方法：,采取投影分解法，把,S-L,分解为两个关系模式，以消除传递函数依赖：,S-D,（,Sno,，,Sdept,），,D-L,（,Sdept,，,Sloc,）,分解后关系模式,S-D,与,D-L,中不再存在传递依赖,S-D(Sno,，,Sdept)3NF,，,D-L(Sdept,，,Sloc)3NF,Sno,Sdept,S-D,Sdept,Sloc,D-L,S-L,Sno,Sdept,Sloc,第22页,采取投影分解法将一个,2NF,关系分解为多个,3NF,关系，能够在一定程度上,处理原,2NF,关系中,存在插入异常、删除异常、数据冗余度大、修改复杂等问题。,将一个,2NF,关系分解为多个,3NF,关系后，依然不能完全消除关系模式中各种异常情况和数据冗余。可能表现在主属性对码部分依赖和传递依赖。,第23页,违反3,NF,传递依赖三种情况,第24页,4,）,BCNF,定义,6.8,设关系模式,R,（,U,，,F,）,1NF,，假如对于,R,每个函数依赖,XY,，若,Y,不属于,X,，则,X,必含有候选码，那么,RBCNF,。,若,RBCNF,每一个决定属性集（原因）都包含（候选）码,；,R,中全部属性（,主，非主属性,）都完全函数依赖于码；,R3NF,；,第25页,例1,：判断,3NF,模式,S-D（Sno，Sdept），,D-L（Sdept，Sloc）,及,SC,（,Sno,，,Cno,，,Grade,）,是否满足,BCNF,；,判断,每一个决定属性集（原因）都包含（候选）码；,主属性对码是否存在部分依赖和传递依赖；,对于,s-d,模式，满足，故属于,BCNF,；,对于,d-l,模式，满足，故属于,BCNF,；,对于,sc,模式，满足，故属于,BCNF,；,第26页,例2,：判断,3NF,模式,S（sno，sname,）,及,SC,（,Sno,，,Cno,，,Grade,）,是否满足,BCNF,；,判断,每一个决定属性集（原因）都包含（候选）码；,主属性对码是否存在部分依赖和传递依赖；,对于,s,模式，满足，故属于,BCNF,；,对于,sc,模式，满足，故属于,BCNF,；,第27页,例,3,：判断关系模式,C,（,Cno,，,Cname,，,Pcno,）,C3NF,CBCNF,例,4,：判断关系模式,S,（,Sno,，,Sname,，,Sdept,，,Sage,）,假定,Sname,唯一,假定,S,有两个码,Sno,，,Sname,S3NF,S BCNF,第28页,例,5,：关系模式,SPJ(S,P,J),，,S:,学生，,J:,课程，,P:,名次，每一个学生选修每门课程成绩有一定名次，每门课程中每一名次只有一个学生（无并列名次）；,函数依赖：（,S,，,J,）,P,；,(J,，,P,）,S,（,S,，,J,）与（,J,，,P,）都能够作为候选码,属性相交，,属性间无部分依赖或传递依赖,SJP 3NF,，,SJP BCNF,第29页,例,6,：在关系模式,STC,（,S,，,T,，,C,）中，,S,表示学生，,T,表示教师，,C,表示课程。每一教师只教一门课，每门课有若干教师，某学生选修某门课就对应一个老师。,函数依赖有：（,S,，,C,）,T,，（,S,，,T,）,C,，,TC,候选码：（,S,，,T,），（,S,，,C,）,无非主属性对码部分依赖和传递依赖，不过存在主属性部分依赖于码情况；,故不属于,BCNF,；,第30页,处理方法：将,STC,分解为二个关系模式：,ST(S,，,T)BCNF,，,TC(T,，,C)BCNF,没有,任何属性,对码部分函数依赖和传递函数依赖,S,T,ST,T,C,TC,第31页,一个关系模式到达,BCNF,说明在函数依赖范围内,已实现了彻底分离,可消除“异常”,但在实际应用中,并不一定要求全部模式都到达,BCNF,。,3NF,与,BCNF,关系,假如关系模式,RBCNF,，必定有,R3NF,假如,R3NF,，且,R,只有一个候选码，则,R,必属于,BCNF,。,第32页,BCNF,关系模式所含有性质,全部,非主属性,都完全函数依赖于每个候选码,全部,主属性,都完全函数依赖于每个不包含它候选码,没有任何属性完全函数依赖于,非码,任何一组属性,第33页,关系模式规范化基本步骤,1NF,消除非主属性对码,部分函数依赖,消除决定属性,2NF,集非码非平 消除非主属性对码,传递函数依赖,凡函数依赖,3NF,消除主属性对码,部分和传递函数依赖,BCNF,消除非平凡且非函数依赖多值依赖,4NF,第34页,练习题,1,、设相关系模式,R(,学号,Sno,课程号,Cno,成绩,G,任课教师,TN,教师专长,TS),，基于,R,函数依赖集,F=(Sno,Cno)G,CnoTN,TNTS,判断,R,为第几范式？,判断步骤：,是否为,1NF,；,候选码有（,sno,，,cno,），非主属性为（,g,，,tn,和,ts,）,判断函数依赖集中非主属性是否完全函数依赖于候选码；非主属性,G,对键是完全依赖：,(S#,C#)G,。但非主属性,TN,TS,对键是部分依赖,(,他们仅依赖于键真子集,C#),。,得出结论：属于,1NF,；,第35页,2,、设相关系模式,R(Sno,sname,sdept),，函数依赖集,F=snosname,，,Snosdept,判断,R,为第几范式？,判断步骤：,是否为,1NF,；,候选码为（,sno,），非主属性为（,sname,和,sdept,）,判断函数依赖集中非主属性是否完全函数依赖于候选码；非主属性,grade,对键是完全依赖；但非主属性,sname,对码是部分依赖,(,仅依赖于键真子集,sno,。属于,2NF,；,非主属性为（,sname,和,sdept,）是否存在传递依赖候选码属于,3NF,；,主属性,sno,是否存在对码部分和传递依赖 属于,BCNF,；,得出结论：属于,BCNF,第36页,3,、设相关系模式,R(,课程,C,教师,T,参考书,B),，学校中某一门课程由多个教师讲授，使用相同一套参考书,;,教师可讲授多门课程，每种参考书也能够供多门课程使用。判断,R,为第几范式？,判断步骤：,是否为,1NF,；,候选码为（,C,T,B,），为全码；,属于,3NF,；,主属性是否存在对码部分和传递依赖 属于,BCNF,；,得出结论：属于,BCNF,第37页,以上我们完全是在函数依赖范围内讨论问题。属于,BCNF,关系模式是否就很完美了呢？,一个关系模式到达,BCNF,说明在函数依赖范围内,已实现了彻底分离,可消除“异常”；,但从练习能够看出，在关系,r,中数据冗余和操作异常都十分显著。究其原因，是关系,r,中存在着一个称之为,多值依赖,数据依赖。（如课程：教师,=m,：,n,等）,第38页,小结,关系模式相关定义,关系模式规范化,第一范式,1NF,第二范式,2NF,第三范式,3NF,BCNF,第39页,