计算机软件及应用关系数据理论

会计学1计算机软件及应用关系数据理论计算机软件及应用关系数据理论第1页/共97页第2页/共97页n数据库逻辑设计的工具关系数据库的规范化理论第3页/共97页第4页/共97页第5页/共97页第6页/共97页SCD(SNo,SN,Age,Dept,MN,CNo,Score)SCD(学生学号学生学号,姓名姓名,年龄年龄,系系,系主任姓名系主任姓名,课程号课程号,成绩成绩)根据实际情况，这些数据有如下语义规定：根据实际情况，这些数据有如下语义规定：1.1.一个系有若干个学生，但一个学生只属于一个系；一个系有若干个学生，但一个学生只属于一个系；2.2.一个系只有一名系主任，但一个系主任可以同时兼几个一个系只有一名系主任，但一个系主任可以同时兼几个系的系主任；系的系主任；3.3.一个学生可以选修多门功课，每门课程可有若干学生选一个学生可以选修多门功课，每门课程可有若干学生选修；修；4.4.每个学生的课程都有一个成绩。每个学生的课程都有一个成绩。第7页/共97页SNo SN Age Dept MN CNo Score S1 赵亦赵亦 17 计算机计算机 刘伟刘伟 C1 90S1 赵亦赵亦 17 计算机计算机 刘伟刘伟 C2 85 S2 钱尔钱尔 18 信息信息 王平王平 C557S2 钱尔钱尔 18 信息信息 王平王平 C680S2钱尔钱尔18信息信息王平王平C7 S2钱尔钱尔18信息信息王平王平C4 70S3孙珊孙珊20信息信息王平王平C1 75S3孙珊孙珊20信息信息王平王平C270S3孙珊孙珊20信息信息王平王平C4 85S4李思李思20自动化自动化刘伟刘伟C1 93SCD(SNo,SN,Age,Dept,MN,CNo,Score)第8页/共97页第9页/共97页第10页/共97页第11页/共97页一个好的关系模式应该具备以下四个条件：一个好的关系模式应该具备以下四个条件：（1）尽可能少的数据冗余）尽可能少的数据冗余（2）没有插入异常）没有插入异常（3）没有删除异常）没有删除异常（4）没有更新异常）没有更新异常 第12页/共97页SCD(SNo,SN,AgeDept,MN,CNo,Score)S(SNo,SN,Age,Dept)SC(SNo,CNo,Score)D(Dept,MN)SNo SN Age Dept S1 赵亦赵亦 17 计算机计算机 S2 钱尔钱尔 18 信息信息 S3孙珊孙珊20信息信息S4李思李思20自动化自动化SNo CNo Score S1 C1 90S1 C2 85 S2 C557S2 C680S2C7 S2C4 70S3C1 75S3C270S3C4 85S4C1 93Dept MN 计算机计算机 刘伟刘伟 信息信息王平王平自动化自动化刘伟刘伟若按在校学生若按在校学生3万计算，可节省大量内存万计算，可节省大量内存第13页/共97页第14页/共97页第15页/共97页第16页/共97页第17页/共97页SNo决定函数（决定函数（SN，Age，Dept）（SN，Age，Dept）函数依赖于）函数依赖于SNo SCD(SNo，SN，Age，Dept，MN，CNo，Score)SNo一个学生一个学生SN，Age，Dept 惟一确定惟一确定 惟一确定惟一确定 第18页/共97页第19页/共97页第20页/共97页第21页/共97页第22页/共97页在函数依赖关系。n在确定属性间的函数依赖关系时，可以从分析属性间的联系类型入手，便可确定属性间的函数依赖。第23页/共97页其投影在SNO上的自然连接可复原关系模式SCD。n在关系规范化中要用到无损连接性。第24页/共97页第25页/共97页n由合并性和分解性，很容易得到以下事实：nXA1,A2,An成立的充分必要条件是XAi（i=1,2,n）成立。第26页/共97页第27页/共97页第28页/共97页函数依赖。tt第29页/共97页第30页/共97页第31页/共97页第32页/共97页第33页/共97页个高级范式的过程称作规范化（概念的纯粹化）12345NFNFNFBCNFNFNF1NF2NF3NF4NFBCNF5NF第34页/共97页第35页/共97页(SNo，CNo)ScoreSNoSN，(SNo，CNo)SNSNoAge，(SNo，CNo)AgeSNoDept，(SNo，CNo)DeptSNo MN，(SNo，CNo)MN Dept MNPfPPPt第36页/共97页SNoCNoScoreSNAgeSCDPfDeptMNPP第37页/共97页第38页/共97页第39页/共97页从从1NF关系中消除非主属性对主关系键的部分函数依赖，则可得到关系中消除非主属性对主关系键的部分函数依赖，则可得到2NF如果如果R的关系键为单属性，或的关系键为单属性，或R的全体属性均为主属性，则的全体属性均为主属性，则R2NF 第40页/共97页学生学生SD(SNo,SN,Age,Dept,MN)学生与课程联系学生与课程联系SC(SNo,CNo,Score)SCD非主属性对主键完全函数依赖。因此，非主属性对主键完全函数依赖。因此，SD2NF，SC2NF。第41页/共97页SC SDSNo SN Age Dept MN S1 赵亦赵亦 17 计算机计算机 刘伟刘伟 S3孙珊孙珊20信息信息王平王平S4李思李思20自动化自动化刘伟刘伟SNo CNo Score S1 C1 90S1 C2 85 S2 C557S2 C680S2C7 S2C4 70S3C1 75S3C270S3C4 85S4C1 93主键分别为主键分别为SNo和（和（SNo,CNo），），非主属性对主键完全函数依赖。非主属性对主键完全函数依赖。第42页/共97页SNoCNoScoreSC函数依赖图函数依赖图：SNoCNoScoreSNAgeSCDPfDeptMNPPSDSNoAgeMNDeptSN第43页/共97页pff第44页/共97页数据冗余数据冗余 插入异常插入异常 删除异常删除异常 更新异常更新异常 每个系名和系主任的名字存储的次数等于该每个系名和系主任的名字存储的次数等于该系的学生人数系的学生人数 当一个新系没有招生时，有关该系的信息无当一个新系没有招生时，有关该系的信息无法插入法插入 某系学生全部毕业而未再招生时，删除全部某系学生全部毕业而未再招生时，删除全部学生的记录也随之删除了该系的有关信息学生的记录也随之删除了该系的有关信息 更换系主任时，仍需改动较多的学生记录更换系主任时，仍需改动较多的学生记录 SD(SNo,SN,Age,Dept,MN)SC(SNo,CNo,Score)第45页/共97页MN传递函数依赖于传递函数依赖于SNo，即，即SD中存中存在非主属性对码的传递函数依赖。在非主属性对码的传递函数依赖。SDSNoDeptMN第46页/共97页DeptMNDSSNoAgeDeptSN第47页/共97页候选码也不传递函数依赖于候选码。n如果R3NF，则R也是2NF。第48页/共97页如：如：SC(SNo，CNo，Score)函数依赖为函数依赖为(SNo，CNo)Score，非主属性，非主属性Score不传不传递函数依赖于主关系键（递函数依赖于主关系键（SNo，CNo），因此，），因此，SC3NF。又如：又如：SD(SNo，SN，Age，Dept，MN)SNoDep和和DeptMN SNo MN 非主属性非主属性MN与主关系键与主关系键SNo间存在着传递函数依赖，间存在着传递函数依赖，所以所以SD 3NF。主关系键主关系键 非主属性非主属性 t非主属性非主属性 主关系键主关系键 第49页/共97页数据冗余降低数据冗余降低不存在插入异不存在插入异常常 不存在删除异不存在删除异常常 不存在更新异不存在更新异常常 系主任的名字存储的次数与该系的学生人数系主任的名字存储的次数与该系的学生人数无关，只在关系无关，只在关系D中存储一次。中存储一次。当一个新系没有学生时，该系的信息可以直当一个新系没有学生时，该系的信息可以直接插入到关系接插入到关系D中，而与学生关系中，而与学生关系S无关。无关。要删除某系的全部学生而仍然保留该系的有要删除某系的全部学生而仍然保留该系的有关信息时，可以只删除学生关系关信息时，可以只删除学生关系S中的相关中的相关学生记录，而不影响系关系学生记录，而不影响系关系D中的数据。中的数据。更换系主任时，只需修改关系更换系主任时，只需修改关系D中一个相应中一个相应元组的元组的MN属性值，从而不会出现数据的不属性值，从而不会出现数据的不一致现象。一致现象。SC(SNo,CNo,Score)S(SNo,SN,Age,Dept)D(Dept,MN)第50页/共97页第51页/共97页第52页/共97页第53页/共97页传递依赖，S3NFn除SNo,SN外没有其他决定因素，S BCNF第54页/共97页第55页/共97页 p p SNC不是不是BCNF。由于存在主属性对码的部分函数依赖关系，造成了关由于存在主属性对码的部分函数依赖关系，造成了关系系SNC中存在着较大的数据冗余，学生姓名的存储次中存在着较大的数据冗余，学生姓名的存储次数等于该生所选的课程数，从而引起修改异常。数等于该生所选的课程数，从而引起修改异常。第56页/共97页F=SNoSN，SNSNo，(SNo，CNo)Score，(SN，CNo)Score第57页/共97页SCTSTCSTCSTC3NF(S,C)和和(S,T)都可以作为候都可以作为候选码选码 S,T,C都是主属性都是主属性STCBCNFTC，T是决定属性集，是决定属性集，T不是候选码不是候选码第58页/共97页T CST1 C1 S1T1 C1 S2 T2 C1S3T2 C1S4T3C2 S2T4C2 S3T5C3 S2第59页/共97页STSTTCTCT CT1 C1 T2 C1T3C2 T4C2 T5C3 T ST1 S1T1 S2 T2 S3T2 S4T3S2T4S3T5S2第60页/共97页3门课程的学生全部毕业，可以只删除关系ST中的相关学生记录，而不影响系关系TC中相应教师开设该门课程的信息。4不存在更新异常。当某个教师开设的某门课程改名后，只需修改关系TC中的一个相应元组即可，不会破坏数据的完整性。第61页/共97页第62页/共97页课程课程C 教师教师T 参考书参考书B 数据库原理数据库原理吴胜利吴胜利陈晨陈晨数据库原理与应用数据库原理与应用数据库系统数据库系统SQL Server 2000数据结构数据结构 王平王平张京生张京生 算法与数据结构算法与数据结构数据结构教程数据结构教程 关系关系CTB 第63页/共97页课程课程C教师教师T参考书参考书B数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据结构数据结构数据结构数据结构数据结构数据结构数据结构数据结构 吴胜利吴胜利吴胜利吴胜利吴胜利吴胜利陈晨陈晨陈晨陈晨陈晨陈晨王平王平王平王平张京生张京生张京生张京生 数据库原理与应用数据库原理与应用数据库系统数据库系统SQL Server2000数据库原理与应用数据库原理与应用数据库系统数据库系统SQL Server2000算法与数据结构算法与数据结构数据结构教程数据结构教程算法与数据结构算法与数据结构数据结构教程数据结构教程 数据冗余大数据冗余大 插入异常插入异常 删除异常删除异常 CTB转化成规范化的关系：转化成规范化的关系：第64页/共97页该课程有多少名教师，就必须修改多少个元组n产生原因:存在多值依赖第65页/共97页nXYZ=UXY称XY是非平凡的多值依赖，否则称为平凡的多值依赖。第66页/共97页 C与与T间的联系被称为多值依赖间的联系被称为多值依赖 多个多个T对应一个对应一个C；多个；多个B对应一个对应一个C；一个确定的一个确定的C值，与其所对应的一组值，与其所对应的一组T值与值与B值无关值无关 CTB转化成规范化的关系：转化成规范化的关系：课程课程C教师教师T参考书参考书B数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据结构数据结构数据结构数据结构数据结构数据结构数据结构数据结构 吴胜利吴胜利吴胜利吴胜利吴胜利吴胜利陈晨陈晨陈晨陈晨陈晨陈晨王平王平王平王平张京生张京生张京生张京生 数据库原理与应用数据库原理与应用数据库系统数据库系统SQL Server2000数据库原理与应用数据库原理与应用数据库系统数据库系统SQL Server2000算法与数据结构算法与数据结构数据结构教程数据结构教程算法与数据结构算法与数据结构数据结构教程数据结构教程 第67页/共97页第68页/共97页第69页/共97页第70页/共97页一个一个BCNF的关系模式不一定是的关系模式不一定是4NF4NF的关系模式必定是的关系模式必定是BCNF的关系模式的关系模式 4NF是是BCNF的推广的推广 第71页/共97页第72页/共97页课程课程C教师教师T数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据结构数据结构数据结构数据结构 吴胜利吴胜利陈晨陈晨王平王平张京生张京生课程课程C参考书参考书B数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据结构数据结构数据结构数据结构数据库原理与应用数据库原理与应用数据库系统数据库系统SQL Server2000算法与数据结构算法与数据结构数据结构教程数据结构教程课程课程C教师教师T参考书参考书B数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据库原理数据结构数据结构数据结构数据结构数据结构数据结构数据结构数据结构 吴胜利吴胜利吴胜利吴胜利吴胜利吴胜利陈晨陈晨陈晨陈晨陈晨陈晨王平王平王平王平张京生张京生张京生张京生 数据库原理与应用数据库原理与应用数据库系统数据库系统SQL Server2000数据库原理与应用数据库原理与应用数据库系统数据库系统SQL Server2000算法与数据结构算法与数据结构数据结构教程数据结构教程算法与数据结构算法与数据结构数据结构教程数据结构教程 第73页/共97页第74页/共97页第75页/共97页第76页/共97页第77页/共97页第78页/共97页第79页/共97页第80页/共97页保证不丢失信息保证不丢失信息 减轻或解决各减轻或解决各种异常情况种异常情况 第81页/共97页第82页/共97页DeptMN。n分解既具有无损连接性，又具有函数依赖保持性。第83页/共97页SNoSNAgeDept SNoMNS1赵亦赵亦17计算机计算机 S1刘伟刘伟S2钱尔钱尔18信息信息 S2王平王平S3孙珊孙珊20信息信息 S3王平王平S4李思李思21自动化自动化 S4刘伟刘伟S1D1第84页/共97页第85页/共97页第86页/共97页n说明：分解只具有无损连接性，而不具有函数依赖保持性。t第87页/共97页SNoSNAgeMN DeptMNS1赵亦赵亦17刘伟刘伟 计算机计算机刘伟刘伟S2钱尔钱尔18王平王平 信息信息王平王平S3孙珊孙珊20王平王平 自动化自动化刘伟刘伟S4李思李思21刘伟刘伟 S2D2第88页/共97页SNoSNAgeDeptMNS1赵亦赵亦17计算机计算机刘伟刘伟S1赵亦赵亦17自动化自动化刘伟刘伟S2钱尔钱尔18信息信息王平王平S3孙珊孙珊20信息信息王平王平S4李思李思21计算机计算机刘伟刘伟S4李思李思21自动化自动化刘伟刘伟第89页/共97页 t第90页/共97页第91页/共97页念单一化“一事一地”的原则，即一个关系只描述一个实体或者实体间的联系。n在规范化过程中，逐渐消除存储异常，使数据冗余尽量小，便于插入、删除和更新。第92页/共97页第93页/共97页课程名课程名 教师名教师名 教师地址教师地址 C1 陈红陈红 D1 C2 李刚李刚 D1 C3 吴立新吴立新 D2 C4 李刚李刚 D1 第94页/共97页第95页/共97页课课程程名名 教教师师名名 C1 陈陈红红 C2 李李刚刚 C3 吴吴立立新新 C4 李李刚刚 教师名教师名 教师地址教师地址 陈红陈红 D1 李刚李刚 D1 吴立新吴立新 D2 第96页/共97页