唐磊的个人博客

范式

第一范式(1NF):在关系模式R中的每一个具体关系r中,如果每个属性值 都是不可再分的最小数据单位,则称R是第一范式的关系。(字段不可分)

@另一种说法:删除重复列,合并同类列,使数据记录每一行都是唯一的,减少了列上的冗余.**
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例:如职工号,姓名,电话号码组成一个表(一个人可能有一个办公室电话 和一个家里电话号码) 规范成为1NF有三种方法: 一是重复存储职工号和姓名。这样,关键字只能是电话号码。 二是职工号为关键字,电话号码分为单位电话和住宅电话两个属性 三是职工号为关键字,但强制每条记录只能有一个电话号码。 以上三个方法,第一种方法最不可取,按实际情况选取后两种情况。 **

第二范式(2NF):如果关系模式R(U,F)中的所有非主属性都完全依赖于任意一个候选关键字,则称关系R 是属于第二范式的。 (消除部分依赖)

例:选课关系 SCI(SNO,CNO,GRADE,CREDIT)其中SNO为学号, CNO为课程号,GRADEGE 为成绩,CREDIT 为学分。 由以上条件,关键字为组合关键字(SNO,CNO) 。

问题:
a.数据冗余,假设同一门课由40个学生选修,学分就 重复40次。
b.更新异常,若调整了某课程的学分,相应的元组CREDIT值都要更新,有可能会出现同一门课学分不同。
c.插入异常,如计划开新课,由于没人选修,没有学号关键字,只能等有人选修才能把课程和学分存入。
d.删除异常,若学生已经结业,从当前数据库删除选修记录。某些门课程新生尚未选修,则此门课程及学分记录无法保存。

原因:函数依赖[(SNO,CNO)→GRADE, CNO→CREDIT]非关键字属性CREDIT仅函数依赖于CNO,也就是CREDIT部分依赖组合关键字(SNO,CNO)而不是完全依赖。

解决方法:分成两个关系模式 SC1(SNO,CNO,GRADE),C2(CNO,CREDIT)。新关系包括两个关系模式,它们之间通过SC1中的外关键字CNO相联系,需要时再进行自然联接,恢复了原来的关系

第三范式(3NF):如果关系模式R(U,F)中的所有非主属性对任何候选关键字都不存在传递信赖,则称关系R是属于第三范式的。 (消除非主属性对关键字的传递依赖)

例:如S1(SNO,SNAME,DNO,DNAME,LOCATION) 各属性分别代表学号, 姓名,所在系,系名称,系地址。

问题:
关键字SNO决定各个属性。由于是单个关键字,没有部分依赖的问题,肯定是2NF。但这关系肯定有大量的冗余,有关学生所在的几个属性DNO,DNAME,LOCATION将重复存储,插入,删除和修改时也将产生类似以上例的情况。

原因:函数依赖[SNO→SNAME, SNO→DNO, DNO→DNAME, DNO→LOCATION].关系中存在传递依赖造成的。即SNO -> DNO。 而DNO -> SNO却不存在,DNO -> LOCATION, 因此关键辽 SNO 对 LOCATION 函数决定是通过传递依赖 SNO -> LOCATION 实现的。也就是说,SNO不直接决定非主属性LOCATION。

解决方法:分为两个关系 S(SNO,SNAME,DNO),D(DNO,DNAME,LOCATION)

BCNF:如果关系模式R(U,F)的所有属性(包括主属性和非主属性)都不传递依赖于R的任何候选关键字,那么称关系R是属于BCNF的。或是关系模式R,如果每个决定因素都包含关键字(而不是被关键字所包含),则RCNF的关系模式。 (消除主属性对关键字的传递依赖)

例:配件管理关系模式 WPE(WNO,PNO,ENO,QNT)分别表仓库号,配件号,职工号,数量。
a.一个仓库有多个职工。
b.一个职工仅在一个仓库工作。
c.每个仓库里一种型号的配件由专人负责,但一个人可以管理几种配件。
d.同一种型号的配件可以分放在几个仓库中。

分析:由a,b得函数依赖[ENO→WNO],由c,d得函数依赖[(WNO, PNO)→ENO, (WNO, PNO)→QNT],因为(WNO,PNO) -> QNT,(WNO,PNO)-> ENO ,因此 (WNO,PNO)可以决定整个元组,是一个候选关键字。根据ENO->WNO,(ENO,PNO)->QNT,故(ENO,PNO)也能决 定整个元组,为另一个候选关键字。属性ENO,WNO,PNO 均为主属性,只有一个非主属性QNT。它对任何一个候选关键字都是完全函数依赖的,并且是直接依赖,所以该关系模式是3NF。因为 ENO->WNO,主属性ENO是WNO的决定因素,但是它本身不是关键字,只是组合关键字的一部分。这就造成主属性WNO对另外一个候选关键字 (ENO,PNO)的部 分依赖,因为(ENO,PNO)-> WNO但反过来不成立,而ENO->WNO,故(ENO,PNO)-> WNO 也是传递依赖。

问题:虽然没有非主属性对候选关键辽的传递依赖,但存在主属性对候选关键字的传递依赖,同样也会带来麻烦。如一个新职工分配到仓库工作,但暂时处于实习阶段,没有独立负责对某些配件的管理任务。由于缺少关键字的一部分PNO而无法插入到该关系中去。又如某个人改成不管配件了去负责安全,则在删除配件的同时该职工也会被删除。

解决办法:分成管理EP(ENO,PNO,QNT),关键字是(ENO,PNO)工作EW(ENO,WNO)其关键字是ENO

缺点:分解后函数依赖的保持性较差。如此例中,由于分解,函数依赖(WNO,PNO)-> ENO 丢失了, 因而对原来的语义有所破坏。没有体现出每个仓库里一种部件由专人负责。有可能出现 一部件由两个人或两个以上的人来同时管理。因此,分解之后的关系模式降低了部分完整性约束。

第四范式(3NF):消除多值依赖.

在关系模式中,函数依赖不能表示属性值之间的一对多联系,这些属性之间有些虽然没有直接关系,但存在间接的关系,把没有直接联系、但有间接的联系称为多值依赖的数据依赖。如,教师和学生之间没有直接联系,但教师和学生可通过系名,或任课把教师和学生联系起来。

例:关系<仓库管理员,仓库号,库存产品号>,假设一个一个产品只能放到一个仓库中,但 是一个仓库可以由若干管理员,那么对应于一个<仓库管理员,库存产品号>有一个仓库号,而实际上,这个仓库号只与库存产品号有关,与管理员无 关,就说这是多值依赖
解决:<仓库管理员,仓库号> <仓库号,库存产品号>

一个关系分解成多个关系,要使得分解有意义,起码的要求是分解后不丢失原来的信息。这些信息不仅包括数据本身,而且包括由函数依赖所表示的数据之间的相互制约。进行分解的目标是达到更高一级的规范化程度,但是分解的同时必须考虑两个问题:无损联接性和保持函数依赖。有时往往不可能做到既有无损联接性,又完全保持函数依赖。需要根据需要进行权衡。

1NF直到BCNF的四种范式之间有如下关系:

BCNF包含了3NF包含2NF包含1NF

**小结:

目地:**规范化目的是使结构更合理,消除存储异常,使数据冗余尽量小,便于插入、删除和更新

原则:遵从概念单一化 “一事一地”原则,即一个关系模式描述一个实体或实体间的一种联系。规范的实质就是概念的单一化。

方法:将关系模式投影分解成两个或两个以上的关系模式。**

要求:**分解后的关系模式集合应当与原关系模式”等价”,即经过自然联接可以恢复原关系而不丢失信息,并保持属性间合理的联系。

注意:一个关系模式结这分解可以得到不同关系模式集合,也就是说分解方法不是唯一的。最小冗余的要求必 须以分解后的数据库能够表达原来数据库所有信息为前提来实现。其根本目标是节省存储空间,避免数据不一致性,提高对关系的操作效率,同时满足应用需求。实 际上,并不一定要求全部模式都达到BCNF不可。有时故意保留部分冗余可能更方便数据查询。尤其对于那些更新频度不高,查询频度极高的数据库系统更是如 此。

在关系数据库中,除了函数依赖之外还有多值依赖,联接依赖的问题,从而提出了第四范式,第五范式等更高一级的规范化要求。在此,以后再谈。

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[例题]学生(学生号,学生名字,宿舍号(单人),宿舍类型,宿舍价格,俱乐部,俱乐部入会费学生的兄弟姐妹(sibling),学生的昵称)假设 学生所付的住宿费是不同的,这取决于房子类型,但同一俱乐部的成员所付费用相同,一个学生有多个昵称将该表转换成一张或多张BCNF 和 第4范式的表 并指出他们的主关键字,候选关键字外键 以及参照物完整性约束

bc范式

学生(学生号,学生名字,学生的兄弟姐妹(sibling),学生的昵称,宿舍号,俱乐部)

宿舍(宿舍号(单人),宿舍类型,宿舍价格)

俱乐部(俱乐部,俱乐部入会费)

第4范式

学生1(学生号(主),学生名字)

学生2(学生号,学生的兄弟姐妹)

学生3(学生号,学生的昵称)

学生4(学生号(主),宿舍号(外))

学生5(学生号(主),俱乐部(外))

宿舍1(宿舍号(主),宿舍类型(外) )

宿舍2(宿舍类型(主),宿舍价格)

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以上内容转自http://blog.csdn.net/jjennysky/archive/2007/04/29/1592258.aspx

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