数据库及其应用数据库2课件.ppt

1、2022-12-22喻晓和主讲12022-12-22喻晓和主讲2本章要求本章要求了解关系理论的基本知识。包括：了解关系理论的基本知识。包括：三种常见数据模型名称：三种常见数据模型名称：层次模型、网状层次模型、网状模型、关系模型模型、关系模型。关系数据模型的三个要。关系数据模型的三个要素。素。关系运算关系运算（要求了解投影、选择、一般连（要求了解投影、选择、一般连接和自然连接的含义，对写法不作考试要接和自然连接的含义，对写法不作考试要求）。求）。理解数据完整性的概念，掌握理解数据完整性的概念，掌握三类完整性三类完整性规则规则：实体完整性、参照完整性、用户定：实体完整性、参照完整性、用户定义的完整

2、性（包括域完整性）的定义。义的完整性（包括域完整性）的定义。其他内容不作考试要求。其他内容不作考试要求。2022-12-22喻晓和主讲32.1 数据模型概述数据模型概述数据模型是数据库技术中的重要内容,是DBMS的基础。2.1.1 三种数据模型三种数据模型2022-12-22喻晓和主讲4ABCD哥尼斯堡七桥示意图哥尼斯堡七桥示意图2022-12-22喻晓和主讲51 1。层次模型与网状模型。层次模型与网状模型在E-R模型向层次和网状模型转换时，实体型对应于记录型，实体集对应记录结点。实体间的联系通过复杂的链连接起来。2022-12-22喻晓和主讲62022-12-22喻晓和主讲72022-12-

3、22喻晓和主讲82.2 关系运算关系运算2022-12-22喻晓和主讲92022-12-22喻晓和主讲102022-12-22喻晓和主讲11RS RS RS 图2-1 关系的并、交、差示意图 ABCa1b1c1a2b3c2a2b2c1ABCa2b1c2a1b1c1a2b3c1a1b2c2表表2.12.1：关系：关系R R 表表2.22.2：关系：关系S S 2022-12-22喻晓和主讲12表2.3：RS 表2.4：RS 表2.5：RS ABCa1b1c1a2b3c2a2b2c1a2b1c2a2b3c1a1b2c2ABCa1b1c1ABCa2b3c2a2b2c1【例2-2】若关系SP1、SP2

4、分别是2000年上半年和下半年已销售的商品清单，它们具有相同的关系模式，即（商品编号，商品名，型号，单位，厂家），则：运算 意指全年已销售的商品清单；运算 意指上下半年都有销售的商品清单；运算 意指只在上半年有销售而下半年没有销售的商品清单。2022-12-22喻晓和主讲132.1.2 2.1.2 关系笛卡儿积（关系笛卡儿积（Cartesian ProductCartesian Product）传统的集合运算还包括笛卡儿积运算。关系的笛卡儿积将传统集合运算用在关系中。设有关系R关系的笛卡儿积（Cartesian Product）运算记为，运算结果关系的模式是而。若R的基数为M1，S的基数为M2

5、，则RS基数为M1M2。2022-12-22喻晓和主讲14A1A21123XYZx2y1z2x1y1z1x2y3z3A1A2XYZ11x2y1z211x1y1z111x2y3z323x2y1z223x1y1z123x2y3z32022-12-22喻晓和主讲152.2.3 2.2.3 选择（选择（SelectionSelection）这个运算只有一个运算对象，运算的结果和原关系具有相同的关系模式。在选择运算式中，应首先了解单个条件的基本表示方法是：其中是以下运算符中之一：，。2022-12-22喻晓和主讲162022-12-22喻晓和主讲172022-12-22喻晓和主讲18表2.9：逻辑运算结

6、果图XYNOT XX AND YX OR YTRUETRUEFALSETRUETRUETRUEFALSEFALSEFALSETRUEFALSETRUETRUEFALSETRUEFALSEFALSETRUEFALSEFALSE经验方法经验方法TURE=1 FALSE=0 TURE=1 FALSE=0 AND=AND=OR=+OR=+1+1=1 1 1+1=1 1 1=1 0 1=1 0 1=0 0+1=11=0 0+1=12022-12-22喻晓和主讲19选择运算的表示方法是：选择运算的表示方法是：条件表达式条件表达式（关系名）（关系名）【例2-4】对于关系R（表2.10），求A=“a1”AND

7、 B=1结果见表2.11。表2.10：关系R 表2.11：A=“a1”AND B=1（R）ABCa11c1a23c2a22c1a21c2a23c1a11c2ABCa11c1a11c22022-12-22喻晓和主讲20【例2-5】查询员工关系中工号为“0404”的学习情况，查询所有女业务员的数据。查询运算式分别是：”（员工）2022-12-22喻晓和主讲212022-12-22喻晓和主讲222.2.4 投影（投影（Project）投影投影（Project）运算是在给定关系中指指定若干属性（列）定若干属性（列）。结果关系的属性由投影运算式指定，结果关系中的元组是由原关系中的元组去掉没有指定的属性的

8、分量值后剩下的值组成。2022-12-22喻晓和主讲23由于去掉了一些属性，结果中可能出现相同的元由于去掉了一些属性，结果中可能出现相同的元组，投影运算会去掉结果关系中相重复的元组，组，投影运算会去掉结果关系中相重复的元组，所以所以。运算式中的（属性表）即是投影运算指定的要保留的属性。2022-12-22喻晓和主讲242022-12-22喻晓和主讲25ABCa11c1a23c2a22c1a21c2a23c1a11c2ACa1c1a2c2a2c1a1c2 2022-12-22喻晓和主讲262022-12-22喻晓和主讲272.1.5 2.1.5 连接（连接（JoinJoin）关系的笛卡儿积笛卡儿

9、积可以将两个关系拼接成为一个关系，但将两个关系所有记录不加区分的拼接起来，这样拼接是无意义的，应在拼接时有所选择。于是有了连接运算。连接（连接（JoinJoin）运算是根据给定的连接条件将两个关系中的）运算是根据给定的连接条件将两个关系中的所有元组一一进行比较，所有元组一一进行比较，符合连接条件的元组符合连接条件的元组（）组成结果关系。）组成结果关系。结果关系包括两个关系的所有属性。连接的表示方法：关系1 关系2连接条件的方法：其中是关系运算符：，。当有多个连接条件时用逻辑运算符或者连接。2022-12-22喻晓和主讲28【例2-8】对于关系R（表2.14），S（表2.15），求：。ABCa1

10、1c1a23c2a32c1a24c2a13c3BD2d13d24d1AC Da23c22d1a24c22d1a24c23d2a13c32d1表表2.142.14：R R 表表2.152.15：S S 表表2.162.16 2022-12-22喻晓和主讲29由于由于一个关系中不允许属性名相同一个关系中不允许属性名相同，所以在，所以在结果关系中针对相同的属性，在其前面加上结果关系中针对相同的属性，在其前面加上原关系名原关系名前缀前缀“关系名关系名.”.”。在连接条件中使用在连接条件中使用“=”进行相等比较，进行相等比较，这样的连接称为这样的连接称为等值连接等值连接。2022-12-22喻晓和主讲3

11、02.1.6 2.1.6 自然连接（自然连接（Natural JoinNatural Join）等值连接中进行比较的属性是可是不同的属性，但要两个属性可比即可（），等值连接是连接运算中最常见的，然而。自然连接有两个特点：自然连接是将两个关系中相同的属性进行相等比较；结果关系中。自然连接的表示方法：关系1 关系22022-12-22喻晓和主讲31【例2-10】对于关系R（表2.14），S（表2.15），求：R S。结果见表2.17。A AB BC CD Da23c2d2a32c1d1a24c2d1a13c3d2表2.17：R 2022-12-22喻晓和主讲322.3 2.3 数据完整性数据完整性

12、在一个数据库中可包括多多个表个表。一般而言，关系的结构会保持稳定，但关系中的却是的。某些，当一个表的数据进行，是否能则很关键。由于数据是信息系统中最重要的资源，保证数据库中,对数据库而言是的。在数据库输入和存放数据时，要满足三类数据完整性约束规则：实体完整性、参照完整性和用户定义的完实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性整性。2022-12-22喻晓和主讲332.2.1 2.2.1 实体完整性规则实体完整性规则主码，能够确定唯一的元组。如表2.18所示学生关系，学号是主码，其中第2个元组的学号为空值（NULL），这样在关系数据库使用时存在问题：由于主码是唯一标识各元组的属性，因此没有学号值意

13、味着存在不可识别的学生元组（实体），这是不允许的。实体完整性规则：定义了主码的关系中，不允许任何元组的主码属性实体完整性规则：定义了主码的关系中，不允许任何元组的主码属性值为空值。值为空值。学号姓名性别生日学院号05102001范小默男82.04.10102nullnull叶盛佳男82.12.0210205204009吴敏女83.04.2020405307021王景男83.11.2330705307025马汉生男82.08.032022-12-22喻晓和主讲34实体完整性规则保证数据库中关系的每个元组（即实体）都是实体完整性规则保证数据库中关系的每个元组（即实体）都是可以区分的可以区分的。2.

14、2.2 2.2.2 参照完整性规则参照完整性规则在的学生关系中，学院号属性存放的是学生所在学院的编号，对应的学院信息存放在学院关系中（表表2.192.19）。学院号为学院关系的主码。，即另一个关系的主码。在学生关系中，对学院号的取值有何要求呢？学院号学院院长102工商管理张建204人文李龙307信息管理杨一飞 2022-12-22喻晓和主讲35这里，。R R和和S S可以是同一个关可以是同一个关系。特殊情况主键和外键在同一表中。系。特殊情况主键和外键在同一表中。已经在某学院注册的学生的学院号的取值一定能在学院号属性找到。2022-12-22喻晓和主讲362022-12-22喻晓和主讲37域完整

15、性规则：用户对于关系中单个属性取值范围定域完整性规则：用户对于关系中单个属性取值范围定义的约束条件。义的约束条件。2022-12-22喻晓和主讲382022-12-22喻晓和主讲392.4 关系规范化关系规范化在数据库中，有多个表，表与表之间关联。常常一个对象的数据分别放在几个表中。若要了解完整的信息就必须对有关联的关系进行自然连接。为何不将这些相关的数据一开始就存放在同表表中呢？答答：将一个系统中的所有数据根据情况存放在不同的关系：将一个系统中的所有数据根据情况存放在不同的关系表中，这是表中，这是关系规范化关系规范化的要求。的要求。在关系规范化理论中，将关系划分为不同的规范层级，并对每一级别

16、规定了不同的判别标准。用来衡量这些层级的概念叫）。级别最低的层级为第一范式，记为1NF。如果有关系R满足1NF的要求，记为。2022-12-22喻晓和主讲402022-12-22喻晓和主讲412022-12-22喻晓和主讲42直接说就是：对于一个直接说就是：对于一个关系关系S，X、Y是是S上的上的两个属性或属性组两个属性或属性组，如果对于，如果对于X的每一个取值，的每一个取值，都有唯一一个确定的都有唯一一个确定的Y值与之对应，则称属性值与之对应，则称属性（组）（组）X函数决定属性（组）函数决定属性（组）Y，或称属性（组），或称属性（组）Y函数依赖于属性（组）函数依赖于属性（组）X。这里，。这里

17、，X是函数依是函数依赖的左部，称为决定因素，赖的左部，称为决定因素，Y是函数依赖的右是函数依赖的右部，称为依赖因素。部，称为依赖因素。2022-12-22喻晓和主讲432022-12-22喻晓和主讲44学号姓名性别生日所在学院院长课程号课程名学分学分成绩01102001范小默男82.04.10工商管理张建102004管理学概论29001102003曾晓女83.10.18 工商管理张建102004管理学概论28001102003曾晓女83.10.18 工商管理张建204002英语67501102003曾晓女83.10.18 工商管理张建307101高等数学59101204009吴敏女83.04.

18、20人文李龙204002英语69501307010张宁女83.04.03信息管理杨一飞307101高等数学58801307010张宁女83.04.03信息管理杨一飞307010程序设计48401307021王景男83.11.23信息管理杨一飞307001计算机原理38601307021王景男83.11.23信息管理杨一飞307010程序设计48201307021王景男83.11.23信息管理杨一飞307101高等数学592 2022-12-22喻晓和主讲452022-12-22喻晓和主讲46说明：根据表2.20的数据可知，学号和学生姓名、所在学院和院长是对应的。但该表的姓名不一定是不同名的，所

19、以，不能得出不能得出，院长院长所在学院所在学院的结论的结论。另外，由于课程名是人们规定的，如果明确规定不同的课程一定不同名，则如果明确规定不同的课程一定不同名，则可以得出：可以得出：课程名课程名课程号课程号。但实际中一般不考。但实际中一般不考虑这样的函数依赖，虑这样的函数依赖，这也是为什么信息处理中要使用编号的主要原因。2022-12-22喻晓和主讲472022-12-22喻晓和主讲48学号学号 姓名姓名 生日生日 所在学院所在学院 院长院长 课程号课程号 课程名课程名 学分学分 成绩成绩2022-12-22喻晓和主讲493函数依赖的分类函数依赖的分类通过分析，（）是关系的键键。即由学号和课程

20、号组合后可决定其它的属性。但是，对所有非主属性而言，它们，象姓名、性别等；。这种只依赖于属性组合中的部分属性的情形被称为称为部分函数依赖部分函数依赖。但成绩成绩属性属性则则必须由学号和课程号加在一起必须由学号和课程号加在一起才可以才可以决定决定，这种情形被称为完全函数依赖完全函数依赖。2022-12-22喻晓和主讲50部分函数依赖的定义部分函数依赖的定义：设S是关系模式R（U）上的关系，若在S中有XY，并且有X是X的真子集，XY也成立（即Y只由X中的部分属性决定），则称Y部分函数依赖于X，记为X Y。完全函数依赖的定义完全函数依赖的定义：设S是关系模式R（U）上的关系，若在S中有XY，并且对于

21、X的任意真子集X，XY都不成立（即Y不能由X中的任意的部分属性决定），则称Y完全函数依赖于X，记为X Y。可以看出，如果。2022-12-22喻晓和主讲51再分析学生信息表的依赖情况，可以知道，院长属性实际上并不直接依赖于学号院长属性实际上并不直接依赖于学号，因为一个学院的院长是在学院任职，当一个学生在该学院注册，函数依赖的意思是通过该学生的学号，可以确定他的所在学院的值，从而可以确定院长的值。而假如这个学生不是在这个学院注册，并不影响通过该学院来确定院长的值。因此，说学号决定院长，其实是通过学号确定，通过，这种函数依赖被称为传传递的函数依赖递的函数依赖。2022-12-22喻晓和主讲52传递

22、函数依赖的定义：设传递函数依赖的定义：设S S是关系模式是关系模式R R（U U）上的关系，若在）上的关系，若在S S中有中有XYXY，YZ(YZ(不能是平凡的函数依赖不能是平凡的函数依赖)，则，则XZXZ成立，这种函数依赖成立，这种函数依赖被称为传递的函数依赖，记为被称为传递的函数依赖，记为X ZX Z。在学生信息关系中，可以将各种情形的函数依赖表述如下：（学号、课程号）成绩；（学号，课程号）（姓名，性别，生日，所在学院）；（学号，课程号）（课程名，学分）；所在学院 院长；学号 院 长。当关系中存在非主属性部分或传递依赖于键键时，这样的关系在信息存贮和关系操作中存在许多问题，规范化程规范化程

23、度低。关系规范化就是度低。关系规范化就是通过消去关系中的部分和传递函通过消去关系中的部分和传递函数依赖，来提高关系的范式层级。数依赖，来提高关系的范式层级。2022-12-22喻晓和主讲532.4.2 关系范式关系范式 第一范式（第一范式（1NF1NF）二维表只有符合了。这是二维表称为关系的基本条件，也是的基本要求。定义：如果一个关系定义：如果一个关系R R（U U）的所有属性都是不可分的）的所有属性都是不可分的原子属性，则原子属性，则R1NFR1NF。在任何一个数据库中，不满足1NF的数据库就不是关系数据库，每一列不可再分是必须完成的。同一列中，如有多值，可以通过拆分的方法，将其变成多个单值

24、的属性。2022-12-22喻晓和主讲542022-12-22喻晓和主讲55。如果某个学院刚成立，还没有学生，也就没有学号、课程号等数据，那么在学生信息关系中，该学院的信息不能存入（因为学院信息是附属于学生信息的）。一个关系中，发生应该存入的数据而不能存入，称为数据插入异常。2022-12-22喻晓和主讲562022-12-22喻晓和主讲572.第二范式（第二范式（2NF）要解决只属于1NF的关系的缺陷必须提高关系规范化的程度。要使关系，就要消去1NF关系中非主属性对键的部分函数依赖。采用关系分解的采用关系分解的方法方法，即将一个1NF关系通过通过投影投影运算分解为多运算分解为多个个2NF及以

25、上范式的关系。及以上范式的关系。2022-12-22喻晓和主讲58【例2-14】将学生信息关系（表2.20）从及以上范式的关系。通过关系分解，消去关系中的部分函数依赖。方法是，依赖于学号的所有非主属性依赖于学号的所有非主属性作为一个关系，依赖于课程号的所有非主属性组作为一个关系，依赖于课程号的所有非主属性组成另一个关系，成另一个关系，保留。这样，一个关系变为了三个关系：学生档案（学号，姓名，性别，生日，所在学院，院长）；课程（课程号，课程名，学分）；成绩单（学号，课程号，成绩）。2022-12-22喻晓和主讲59这三个关系中，均不存在部分函数依赖，它们都满足的要求。已经证明，这种关系分解属于无

26、损连接分解。所谓关系的，是指关系分解不会丢失原有信息，通过自然连接自然连接运算仍能恢复原有关系的所有信息。虽然关系由一个变为三个，学号、课程号在不同关系中重复出现两次，但它们是所谓的连接属性（即在成绩单关系中是外码），在学生档案、课程关系中，。2022-12-22喻晓和主讲60通过对以上三个关系的分析，可以发现在学生档案中，所在学院和院长数据仍重复。所在学院和院长数据仍重复。比如，某个。关于学院的插入、删除异常的缺陷仍然没有解决。所以。2022-12-22喻晓和主讲613.第三范式（3NF）仅仅满足2NF的关系在实用时仍有问题。考察三个关系，在学生档案关系中仍存的问题。它与课程关系、成绩单关系

27、的区别是，学生档案关系中存在，而其它关系中不存在。可以证明，属于3NF的关系一定满足2NF的条件。属于2NF的关系，如果消去了非主属性对键的传递函数依赖，则成为属于3NF的关系。2022-12-22喻晓和主讲62【例2-15】将【例2-14】中产生的关系提升为3NF的关系。由于只有学生档案中存在传递的函数依赖，对学生档案关系进行投影分解，变为基本档案关系和学院信息关系，为保持信息的一致性，。它们的关系模式是：档案（学号，姓名，性别，生日，学院号）学院（学院号，学院，院长）要注意连接的需要要注意连接的需要。2022-12-22喻晓和主讲63因此，从表2.20的一个仅符合1NF的学生信息关系分解为

28、符合3NF的四个关系，它们的关系模式如下：档案（学号，姓名，性别，生日，学院号）学院信息（学院号，学院名，院长）课程（课程号，课程名，学分）成绩单（学号，课程号，成绩）2022-12-22喻晓和主讲64除除3NF3NF外，目前更高级别的范式还有外，目前更高级别的范式还有BCNFBCNF、4NF4NF、5NF5NF，这些范式之间是一种包含关系，即高一级的，这些范式之间是一种包含关系，即高一级的范式一定符合下一级的范式规定。范式一定符合下一级的范式规定。属于属于3NF3NF的关系已经能够满足绝大部分的实际应用。的关系已经能够满足绝大部分的实际应用。因此，关系分解到因此，关系分解到3NF3NF即可。

29、即可。1NF1NF或或2NF2NF的的缺陷缺陷是在一个关系中存放了是在一个关系中存放了多个主题多个主题（即不同的实体即不同的实体），使得属性间的），使得属性间的函数依赖呈现多函数依赖呈现多样性样性。解决之道是使关系单纯化，。解决之道是使关系单纯化，采用关系分解的采用关系分解的方法，通过投影运算，做到方法，通过投影运算，做到“一表（关系）一主题一表（关系）一主题（实体）（实体）”，而，而实体间的联系通过外码或联系关系实体间的联系通过外码或联系关系来实现来实现。在应用中需要综合多个关系的信息时通过。在应用中需要综合多个关系的信息时通过连接运算来实现。连接运算来实现。2022-12-22喻晓和主讲6

30、5，在设计过程中，无论是概念模型还是数据模型的设计都应按规范化的要求。当然，就实用而言，。因为高层级范式使得数据库操作增加了大量连接操作，这降低了数据库的处理速度。因此应根据实际要求来设计数据库，变化小的关系可以适当降低要求。但一般来说，。2022-12-22喻晓和主讲66设关系r 如下所示：r(A B C D E)a1 b1 c1 d1 e1 a1 b2 c2 d2 e1 a2 b1 c3 d3 e1 a2 b1 c4 d3 e1 a3 b2 c5 d1 e1说明r上函数依赖：AD,ABD,CBDE，EA2022-12-22喻晓和主讲671.设有关系模型R（A，B，C，D，E），F是R上成立

31、的函数依赖集，F=ABCDE，BCD，DE，试问R达到第几范式，并说明理由。由于候选键是ABC。而非主属性D和E部分函数依赖于候选键ABC，因此R不是2NF，。2.数据模型分析，关系模型R（U）U=ABCDEG，F=ADE，ACE，CBG，BCDAG，BDA，ABG,AC（1）求此模型的最小函数依赖集。求此模型的最小函数依赖集。（2）求出关系模式的候选码。求出关系模式的候选码。（3）此关系模型最高属于哪级范式。此关系模型最高属于哪级范式。（4）将此模型按照模式分解的要求分解为将此模型按照模式分解的要求分解为3NF。2022-12-22喻晓和主讲68依照题意，得出：依照题意，得出：（1 1）通过

32、最小集求法）通过最小集求法:分解函数依赖的右部，分解函数依赖的右部，F=F=ADEADE，ACEACE，BCGBCG，BCDABCDA，BCDGBCDG，BDABDA，ABGABG，ACAC 消去左边的冗余属性：消去左边的冗余属性：F=F=AEAE，AEAE，BCGBCG，BDABDA，BCGBCG，BDABDA，ABGABG，ACAC 消去冗余的函数依赖：消去冗余的函数依赖：Fm=AEFm=AE，BCGBCG，BDABDA，AC AC 也可以为：也可以为：Fm=AEFm=AE，ABGABG，BDABDA，ACAC（2 2）候选码：）候选码：BDBD（3 3）R R中每一个非主属性完全函数依赖

33、于中每一个非主属性完全函数依赖于R R的候选键的候选键BDBD；但；但C,GC,G，E E都传递依赖于都传递依赖于R R的候选键的候选键BDBD，也就是说，也就是说，R R满足满足2NF2NF的的要求，而不满足要求，而不满足3NF3NF的要求。此关系模型最高属于的要求。此关系模型最高属于2NF2NF。（4 4）依据算法）依据算法 R1R1：U1=ABD F1=BDAU1=ABD F1=BDA R2 R2：U2=BCG F2=BCGU2=BCG F2=BCG R3：U3=ACE F3=AC，AE 2022-12-22喻晓和主讲692022-12-22喻晓和主讲70以上三条为Armstrong公理

34、系统：如果XY和XZ成立，那么XYZ成立。：如果XY和WYZ成立，那么WXZ成立。：如果XY和Z Y成立，那么XZ成立。函数依赖推理规则系统(自反律、增广律和传递律)是完备的。由自反律所得到的函数依赖均是由自反律所得到的函数依赖均是的函数的函数依赖依赖。2022-12-22喻晓和主讲71定义：如果函数依赖集F满足下列条件，则称F为或最小覆盖。F中的任何一个函数依赖的仅含有一个属性；F中不存在这样一个函数依赖XA，使得与等价；F中不存在这样一个函数依赖XA，使得与F等价。2022-12-22喻晓和主讲72 1.将F中的所有依赖分解为单一元素 2022-12-22喻晓和主讲732.去掉去掉F中的所

35、有依赖的.作法是属性中去掉其中的一个,看看是否可以成立 设设ABC为冗余的函数依赖，则去掉为冗余的函数依赖，则去掉ABC，得：，得：F1=DE,DG,CA,BEC,BCD,CGB,CGD,ACDB,CEA,CEG计算计算(AB)F1+：设：设X(0)=AB计算计算X(1)：扫描：扫描F1中各个函数依赖，找到中各个函数依赖，找到为为AB或或AB子集的函数依赖子集的函数依赖，因为找不到这样的函数依，因为找不到这样的函数依赖。故有赖。故有X(1)=X(0)=AB，算法终止。，算法终止。(AB)F1+=AB不包含不包含C，故，故ABC不是冗余的函不是冗余的函数依赖，不能从数依赖，不能从F1中去掉。中去

36、掉。2022-12-22喻晓和主讲742022-12-22喻晓和主讲752022-12-22喻晓和主讲76 设CEA为冗余的函数依赖，则，得：F4=ABC,DE,DG,CA,BEC,BCD,CGD,ACDB,CEG计算(CG)F4+：设X(0)=CE计算X(1)：扫描F4中的各个函数依赖，找到。故有X(1)=X(0)A=CEA=ACE。计算X(2)：扫描F4中的各个函数依赖，找到左部为ACE或ACE子集的函数依赖，得到一个CEG函数依赖。故有X(2)=X(1)G=ACEG。计算X(3)：扫描F4中的各个函数依赖，找到左部为ACEG或ACEG子集的函数依赖，得到一个CGD函数依赖。故有X(3)=

37、X(2)D=ACDEG。计算X(4)：扫描F4中的各个函数依赖，找到左部为ACDEG或ACDEG子集的函数依赖，得到一个ACDB函数依赖。故有X(4)=X(3)B=ABCDEG。因为X(4)=U，算法终止。(CE)F4+=ABCDEG，故CEA是冗余的函数依赖，从F4中去掉。2022-12-22喻晓和主讲772022-12-22喻晓和主讲782.5 数据模型的发展数据模型的发展关系模型从1970年诞生以来，由于理论基础坚实，结构简单，使用方便，很快就得到广泛应用，成为数据库技术的主流。随着社会需求的快速发展，关系模型也反映出要求。2022-12-22喻晓和主讲792022-12-22喻晓和主讲

38、80。关系模型要求设计符合规范化要求的关系，主要特征是，是由同质记录组成的集合，。具有聚合、继承等复杂联系的实体之间的这种内在联系被破坏了。关系模型的这种简单结构不能很好的反映数据之间的相互联系。关系模型用关系来描述实体及其联系，而刻画，而实体往往还具有动态的运动特征，这些对象是多种属性和行为的综合体，这是关系模型所无法表达和处理的。2022-12-22喻晓和主讲81，只能预定时机检查。数据库反映的是复杂的现实世界，必须要正确表达涉及的各种对象。关系模型提供的完整性约束机制虽然很强大，但，且只能在特定的触发条件下检验，。，简单。对于目前普遍应用的多用户共享数据库，关系模型采用事务机制进行并发控

39、制。但这种控制基本是基于比较短小和功能单一事务，。2022-12-22喻晓和主讲822.4 数据库体系结构数据库体系结构 数据库系统有严谨的体系结构。数据库众多，差异很大，但其体系结构基本相同，在创建和运行过程中按照。1975年美国国家标准委员会（ANSI）所属标准计划和要求委员会公布了一个关于数据库标准报告，提出了数据库三级模式结构（SPARC分级结构）（图2-2）。2022-12-22喻晓和主讲83在三级模式结构中，不同的人员、从不同的角度看到的数据库是不同的。图2-2 数据库三级模式体系结构简图 2022-12-22喻晓和主讲842.4.1 2.4.1 三级模式三级模式模式模式：又称概念

40、模式，是对数据库的整体逻辑描述，并：又称概念模式，是对数据库的整体逻辑描述，并不涉及物理存储，因此不涉及物理存储，因此称为称为DBADBA视图视图，或全局视图，即，或全局视图，即DBADBA看看到的数据库的全貌。到的数据库的全貌。概念模式的设计是数据库设计中最基本概念模式的设计是数据库设计中最基本的任务。的任务。：表示数据库的表示数据库的存储存储结构结构，是数据库真正在存储，是数据库真正在存储设备上存放结构的描述设备上存放结构的描述，包括所有数据文件和联系手段，以，包括所有数据文件和联系手段，以及对于数据存取方式的规定。及对于数据存取方式的规定。，这个，这个映射由映射由DBMSDBMS来完成来

41、完成等。等。外模式外模式：又称：又称，外模式外模式。每个用户的每个用户的。这一方面。这一方面可以更好地适应不同用户的需要，同时，也可以使用户看不可以更好地适应不同用户的需要，同时，也可以使用户看不到于己无关到于己无关的的内容，内容，。最主要的是最主要的是外模外模式面向应用程序，式面向应用程序，也称为用户视图。，也称为用户视图。2022-12-22喻晓和主讲85。2.4.22.4.2 二级映射三级模式中，只有内模式才是真正存储数据内模式才是真正存储数据，用户使用数据库中的数据，是通过来完成的。一个数据库中只有一个模式和一个内模式，因此数据库中“模式/内模式”是唯一的；而每一个外模式都有一个“外模

42、式/模式”映射，从而保证用户程序对数据的正确使用。2022-12-22喻晓和主讲862.8 数据库技术发展应用概述数据库技术发展应用概述2.8.1 分布式数据库系统分布式数据库系统基于网络的管理需求。分布式数据库已经获得了相当成熟的发展，如System RSystem R、分布式、分布式IngresIngres、SQLSQL*StarStar、SQL ReplictionSQL Repliction Server Server 等。等。2022-12-22喻晓和主讲87分布式数据库的特点分布式数据库的特点 数据的物理分布性数据的物理分布性：数据分布在不同的计算机：数据分布在不同的计算机上。上。

43、数据的逻辑相关性数据的逻辑相关性：数据库虽然分布在不同的：数据库虽然分布在不同的计算机上，但是这些数据并不是互不相关的，各计算机上，但是这些数据并不是互不相关的，各结点的数据库数据，在逻辑上是一个统一的数据结点的数据库数据，在逻辑上是一个统一的数据库。库。区域自治性区域自治性：在网上的每个计算机都有自己局：在网上的每个计算机都有自己局部的数据库管理系统，每个结点的数据库管理系部的数据库管理系统，每个结点的数据库管理系统都可以自治地进行工作。统都可以自治地进行工作。各个计算机之间的联系通过通信网络进行各个计算机之间的联系通过通信网络进行。2022-12-22喻晓和主讲882.8.2数据仓库与数据

44、挖掘技术数据仓库与数据挖掘技术1数据仓库？数据仓库是。数据仓库的定义实际上包含了数据仓库的以下4个特点：（1）数据仓库是面向主题的）数据仓库是面向主题的。主题是一个抽象的概念，是在较高层次上将信息系统中的数据综合、归类并进行分析利用的抽象。2022-12-22喻晓和主讲89。2022-12-22喻晓和主讲90（3）数据仓库是不可更新的）数据仓库是不可更新的。数据仓库主要是为决策分析提供数据，所涉数据仓库主要是为决策分析提供数据，所涉及的操作主要是数据的查询，一般情况下并及的操作主要是数据的查询，一般情况下并不需要对数据进行修改操作。不需要对数据进行修改操作。历史数据在数历史数据在数据仓库中是必

45、不可少的，数据仓库存储的是据仓库中是必不可少的，数据仓库存储的是相当长一段时间内的历史数据，是不同时间相当长一段时间内的历史数据，是不同时间点数据库的结合，以及基于这些数据进行统点数据库的结合，以及基于这些数据进行统计、综合和重组导出的数据，不是联机处理计、综合和重组导出的数据，不是联机处理的数据的数据。因而，数据在进入数据仓库以后一。因而，数据在进入数据仓库以后一般不更新的，是稳定的。般不更新的，是稳定的。2022-12-22喻晓和主讲912022-12-22喻晓和主讲922数据挖掘数据挖掘数据仓库数据仓库如同一座巨大的矿藏，有了矿藏而没有高效的开采工具是不能把矿藏充分开采出来的。20世纪8

46、0年代，数据库技术得到了长足的发展，出现了一整套以数据库管理系统为核心的数据库开发工具，.数据挖掘数据挖掘（Data Mining，简称DM）这个。具体地说就是它主要是试图自动从主要存储在磁盘上的大量的数据中发现统计规则和模式。数据挖掘技术涉及数据库技术、人工智能技术、机器学数据挖掘技术涉及数据库技术、人工智能技术、机器学习、统计分析等多种技术，它使决策支持系统（习、统计分析等多种技术，它使决策支持系统（DSSDSS）跨入了一个新的阶段。跨入了一个新的阶段。2022-12-22喻晓和主讲93 IBM 的DB2 IBM是关系数据库领域的最早开拓者，在1977年完成了System R系统的原型，1

47、980年开始提供集成的数据库服务器 System/38。在1983年推出DB2。1989 年和1993 年分别以远程工作单元和分布式工作单元实现了分布式数据库支持。它推出的通用数据库是第一个具备网上功能的多媒体关系数据库管理系统，支持包括Linux在内的一系列平台。2022-12-22喻晓和主讲94 Oracle Oracle 前身叫SDL，于1977创办公司。Oracle公司也是最早开发关系数据库的厂商之一，其产品支持最广泛的操作系统平台。目前Oracle关系数据库产品的第一。InformixInformix在1980年成立，主要是为Unix等开放操作系统提供专业的关系型数据库产品。Syba

48、se Sybase公司成立于1984年。Sybase首先提出Client/Server 数据库体系结构的思想，并率先在Sybase SQLServer 中实现。2022-12-22喻晓和主讲955.SQL Server 1987 年，微软和IBM合作开发完成OS/2（操作系统），此后，微软将目光投向Sybase，同Sybase 签订了合作协议，使用Sybase的技术开发基于OS/2平台的关系型数据库。1989年，微软发布了SQL Server 1.0 版。移植到Windows上后，推出了SQL Server 2000等产品。FoxPro数据库 最初由美国Fox公司1988年推出，1992年Fox公司被Microsoft公司收购，新版本在性能上有了很大提高。2022-12-22喻晓和主讲96