使用数据依赖这一概念来定义关系模式的规范形式,即规范化理论。
函数依赖FD
A1,A2,……,An——>B1,B2,……,Bm
(若两个元组A1到An上相同则B1到Bm也相同,A1到An函数决定B1到Bm)
从已知FD推断其它FD
FD的集合T,S
T与S等价:关系实例集合满足S与其满足T的情况完全一样
(S是从T中推断而来,T也是从S中推断而来)
S从T中推断而来:满足T的关系实例也满足S(S蕴涵于T)
分解/结合规则:
平凡函数依赖
一个约束对所有关系实例都成立,且与其它约束无关
平凡FD的右边是左边的子集
平凡依赖规则:
(注:
非平凡函数依赖:仅当其右边属性集中至少有一个属性不属于左边的集合。例如: title year →year length
完全非平凡函数依赖:仅当其右边集合中的属性均不在左边集合中。例如: title year →length)
属性的闭包
S下{A1,A2,……An}的闭包{A1,……An}上标+
就是A中可以从S推断出来的右边变成一个集合
从一个给定集合A出发,不断扩展这个集合,对于S中的FD分解使右边只有一个属性,然后对于FD,只要左边都在集合中就把右边也加到集合中。p42
传递规则
函数依赖的闭包集合
求函数依赖集F的闭包F+:求所有属性子集的闭包(不考虑空集),然后利用每个闭包来写FD(A->空集也要写)
S的基本集:任何和S等价的FD集合
最小化基本集:右边均是单一属性;删除任何一个FD后不再是基本集;
对于任何一个FD,若删除其左边一个或多个属性,不再是基本集
投影函数依赖
R投影到R1
函数依赖集S的投影为满足以下条件的FD的集合:1.从S推断而来2.只包含R1中的属性
对R1的所有子集求闭包,得到FD的基本集,简化为最小基本集
“求属性子集闭包”的几个主要应用
1.求所有候选键
2.求所有非平凡FD
3.求所有违反BCNF的非平凡FD(投影函数依赖应用1)
4.求非平凡FD的最小基本集(投影函数依赖应用2)
简化规则:
1.不必考虑空集(适用于1-4)
2.不必考虑不能推出非平凡函数依赖的属性子集X(适用于1-4)
2.1属性子集X的任何一个子集都不是FD的左部,无法推出非平凡FD,无需求该属性子集X的闭包。如例1.
2.2不必考虑属性全集U的闭包。
2.3 属性子集X+的闭包依然是X+本身,无法推出非平凡FD,不需要再求X+的闭包
3.如果已知属性子集X, X+是属性全集,那么就无需考虑任何X超集的闭包。(注意:!!!!!!不适用于2!!!!!!)
异常:冗余;更新异常;删除异常
分解关系
将一个关系用多个不存在异常的关系替换
Boyce-Codd范式BCNF
每个非平凡FD的左边都必须是超键
任何一个二元关系属于BCNF
(BCNF范式在3NF的基础上,消除主属性对键的部分函数依赖与传递函数依赖)
分解为BCNF
输入:关系R0其上的函数依赖集S0
输出:由R0分解出的关系集合,每个关系都属于BCNF
方法:R=R0 S=S0
1.检验R是否属于BCNF若是则返回{R}
2.有BCNF违例X->Y,计算X的闭包,令R1为X的闭包,R2为X与不在X的闭包中的属性
3.计算R1,R2的投影函数依赖S1,S2
4.递归检验R1,R2
分解的优势
1.消除异常
2.信息的可恢复
3.依赖的保持
BCNF可保持1,2
3NF可保持2,3
无损连接的分解
子关系经连接(这里指自然连接)运算可恢复原关系
保持依赖的分解
子关系的函数依赖集可蕴涵原函数依赖集
从分解中恢复信息
无损连接:可通过连接分解的各个关系重构原关系
若Y->Z在关系R上成立,且R的属性集为X∪Y∪Z,则R=π{下标X∪Y}(R)⋈π{下标Y∪Z}(R)
chase算法:检验一个分解是否含有无损连接,即判断是否可以根据F中的FD来证明所有属于π{下标s1}(R)⋈π{下标s2}(R)⋈……⋈π{下标sk}(R)的元组t也属于R
依赖的保持
BCNF无法保持 p57例3.25
第三范式3NF
拥有无损连接和依赖保持性质
条件:对于每个非平凡FD,或者其左边是超键,或者其右边仅由主属性构成
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书名:数据库设计与关系理论
作者名: 戴特
出版社:东南大学出版社
出版年份: 2013-1
页数:260
内容介绍:
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