数据库第六章

6.1 问题的提出
数据库有“三个从无到有”，其中第一个就是数据库模式的从无到有，针对一个具体问题，如何构造一个适合的数据库模式是建立数据库系统很基本的问题，这是数据库的设计问题，确切的说是关系数据库逻辑设计问题，我们有一个有利工具：关系数据库的规范化理论。

6.1.1 概念回顾

1. 关系模式的表示
   关系模式的表示：五元组

关系名 R 是符号化的元组语义。
U 为一组属性。
D 为属性组 U 中的属性所来自的域（即取值范围）。
DOM 为属性到域的映射（即具体的取值）。
F 为属性组 U 上的一组数据依赖。
由于 和 与模式设计关系不大，可以把关系模式看做三元组： ，当且仅当 上的一个关系 满足 时， 称为关系模式 的一个关系。

2. 数据依赖
   数据依赖： 一个关系内部属性与属性之间的约束关系，现实世界属间相互联系的抽象，数据内在的性质，语义的体现（表示的谁可以决定谁的关系，是由现实世界决定的关系，比如身份证号确定一个人的其他属性，这是有现实语义决定的）。

主要有两类数据依赖：
函数依赖（Functional Dependency，简记为FD）
多值依赖（Multivalued Dependency，简记为MVD）

3.好的关系模式
不会发生插入异常、删除异常、更新异常，数据冗余应尽可能少。

例：

如图的关系模式中，涉及的对象包括学生的学号（Sno）、所在系（Sdept）系主任姓名（Mname）、课程名（Cname）、成绩（Grade）

数据冗余
比如，每一个系的系主任姓名重复出现，重复次数与该系所有学生的所有课程成绩出现次数相同，如表6.1所示。这将浪费大量的存储空间。
更新异常（update anomalies）
由于数据冗余，当更新数据库中的数据时，系统要付出很大的代价来维护数据库的完整性,否则会面临数据不一致的危险。比如,某系更换系主任后,必须修改与该系学生有关的每一个元组。
插入异常（insertion anomalies）
如果一个系刚成立,尚无学生，则无法把这个系及其系主任的信息存入数据库
删除异常（deletion anomalies）
如果某个系的学生全部毕业了，则在删除该系学生信息的同时，这个系及其系主任的信息也丢掉了。
上述的关系模式不是一个好的关系模式。这是由存在于模式中的某些数据依赖引起的，可以通过分解关系模式来消除其中不合适的数据依赖。

6.2 规范化
规范化理论正是用来改造关系模式，通过分解关系模式来消除其中不合适的数据依赖，以解决插入异常、删除异常、更新异常和数据冗余问题。

6.2.1 函数依赖

1. 定义
   函数依赖的定义： 设 R(U) 是一个属性集U上的关系模式， X 和 Y 是 U 的子集。若对于 R(U) 的任意一个可能的关系 r ，r 中不可能存在两个元组在 X 上的属性值相等， 而在 Y 上的属性值不等， 则称 “ X 函数确定 Y ” 或 “ Y 函数依赖于 X ”，记作 X→Y。（就是一个X只能对应一个Y）

若X→Y，则X称为这个函数依赖的决定属性组，也称为决定因素。
若X→Y，Y→X，则记作 。
若Y不函数依赖于X，则记作 。

语义范畴的概念，只能根据语义来确定，但是数据库设计者可以对现实世界作强制的规定（如用名字->年龄，同时强制规定不会有同名人），并且 这是所有关系实例均要满足的约束条件。