1、第四章 关系数据库规范化设计理论 第一节 问题的提出一、关系模式规范化的概念（一）导入案例图书订购（客户姓名，客户地址，联系电话，书号，书名，图书类别，作者，定价，出版社，出版社所在地，图书订购日期，订购数量）（二）关系可能出现的问题1.数据冗余大2.插入异常3.删除异常4.更新异常 将上面的“图书订购”关系模式通过投影分解成以下4个新的关系模式。客户（客户姓名，客户地址，联系电话）图书（书号，书名，类别，作者，定价，出版社）出版社（出版社，出版社所在地）订购（客户姓名，书号，订购日期，订购数量）（三）关系模式的规范化（一）关系模式应满足的基本要求(1)元组的每个分量必须是不可分的数据项。(2
2、)数据库中的数据冗余应尽可能少。(3)关系数据库不能因为数据更新操作而引起数据不一致问题。(4)当执行数据插入操作时，数据库中的数据不能产生插入异常现象(5)数据库中的数据不能在执行删除操作时产生删除异常问题(6)数据库设计应考虑查询要求，数据组织应合理。二、关系模式规范化的必要性1.数据库设计的标准 一个好的数据库设计时要遵循以下标准：每个表应提供一个唯一的标识符，用来区分不同的行。每个表应当存储单个实体类型的数据。每个表不应该出现值全部相同的行（或列）。尽量避免接受NULL值（空值）的列。尽量避免值重复。（二）关系规范化的意义2.规范化的意义 规范化的意义可以概括为以下4点。把关系中的每一
3、个数据项都转换成一个最小的数据项，即不可再分的数据项。消除冗余，并使关系检索得到简化。消除数据在进行插入、删除和修改时的异常情况。关系模型灵活，易于使用非过程化的高级查询语言进行查询。3.关系规范化的方法 对于有问题的关系模式，可以通过模式分解的方法使之达到规范化。因此，规范化的过程就是用形式更为简洁、结构更加规范的关系模式取代原有关系模式的过程。第二节 函数依赖及关系的范式一、函数依赖的定义及分类 设R（U，F）是属性集U上的关系模式，X和Y是U的子集，F是属性集U的数据依赖集。对于R（U）的任意一个可能的关系r，均有X的一个值对应于Y的唯一具体值，称Y单值函数依赖于X，即R中不可能存在两个
4、元组在X上的属性值相等，而Y上的属性值不等，。可称X函数确定Y，或Y函数依赖于X，记为XY。（一）函数依赖的定义 关系数据库中的基本表具有以下6个性质。1.同一属性的数据具有同质性。2.同一关系的属性名具有不能重复性。3.关系中的列位置具有顺序无关性。4.关系具有元组无冗余性。5.关系中的元组位置具有顺序无关性。6.关系中每一个分量都必须是不可分的数据项。三、关系的性质第二节 函数依赖及关系的范式一、关系代数概述1.完全函数依赖 设R（U）是属性集U上的关系，X是X的真子集，如果XY，并且对于X的任何一个真子集X，都不存在XY，则称Y对X完全函数依赖，记为XY。2.部分函数依赖 设R（U）是属
5、性集U上的关系，X是X的真子集，如果XY，并且对于X的任何一个真子集X，都存在XY成立，则称Y对X部分函数依赖，也就是Y不完全函数依赖于X，记为XY。3.传递函数依赖 在R（U）中，X，Y，Z是U的子集，如果XY，（YX），YZ，YX不成立，则称Z对X传递函数依赖，记为XZ。（二）函数依赖的分类（二）函数依赖的分类（一）范式的定义l所谓范式（normal form，NF），是指规范化的关系模式。l从低一级的关系范式通过模式分解达到若干高一级范式的关系模式的集合，这种过程叫做关系模式的规范化。二、关系的范式及其规范化1.1NF 在一个关系模式R中，如果R的每一个属性都是不可再分的数据项，则称R属
6、于第一范式1NF，记为R1NF。2.2NF 如果一个关系R属于1NF，且它的每一个非主属性都完全依赖于关键字，则R属于第二范式，记为R2NF。（二）范式的判定条件与规范化3.3NF 如果一个关系模式R满足2NF，并且每个非主属性都不传递函数依赖于关键字，则R属于第三范式，记为R3NF。4.BCNF 如果关系模式R（U，F）1NF。若F中任一函数依赖XY且YX时X必含有R的一个关键字，则RBCNF。l 从前台来说，由于要考虑到后台数据库对前台用户的实时响应能力，特别是针对用户的查询操作，在进行数据库设计时，如果查询涉及的后台数据库表的个数太多，那么各个表之间就需要进行连接运算，这势必降低了数据的检索效率，即使数据库设计时满足的范式越高，其数据处理的开销也越大。l 进行电子商务数据库设计时，并不是关系的范式级别越高越好；如果针对后台，那么在进行数据库设计时，应当考虑到在进行数据的增加、删除、修改时，数据库结构一定满足其完整性要求。（三）电子商务数据库对规范化的要求 规范化为判断数据库的逻辑设计好坏提供了一种方法，其目的就是消除关系上的操作异常现象。关系规范化是在逐步消除非主属性对关键字的部分依赖和传递函数依赖，以及主属性对关键字的部分依赖、传递函数依赖和非平凡的多值依赖的过程中进行的。（四）规范化小结
