数据库原理第16讲ppt课件

《数据库原理第16讲ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据库原理第16讲ppt课件（29页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、An Introduction to Database System数据库原理数据库原理第六章第六章 关系数据理论关系数据理论(习题课习题课)An Introduction to Database System模式分解中常用概念对于关系模式R(U,F)及其上的一个分解R1(U1,F1),R2(U2,F2),Rn(Un,Fn)属性保持若R中的每一个属性都应该至少出现在分解中的一个关系模式Ri中，即 Ui U，则这种分解我们称为属性保持。An Introduction to Database System模式分解中常用概念分解的无损连接性保持函数依赖令F=F1F2Fn，若F+=F+,则我们称这种分

2、解为保持函数依赖的分解。An Introduction to Database System范式举例1.R(X,Y,Z)F=XYZ2.R(X,Y,Z)F=YZ,XZY3.R(X,Y,Z)F=YZ,Y X,X YZ4.R(X,Y,Z)F=XY,XZ5.R(W,X,Y,Z)F=XZ,WXY参考答案：BCNF、3NF、BCNF、BCNF、1NFAn Introduction to Database System范式举例（续）考虑已出版书的关系：BOOK(Book_title,Authorname,Book_type,Listprice,Author_affil,Publisher)Author_af

3、fil是指作者的联盟。假设存在以下依赖：Book_title Publisher,Booke_typeBook_typeListpriceAuthornameAthor_affil关系属于第几范式？解释你的回答。运用规范化直到不能再进一步分解关系为止。说明分解原因。An Introduction to Database System函数依赖集等价考虑以下两个函数依赖集：F=A C,ACD,EAD,EH 和G=ACD,EAH。检查它们是否等价。An Introduction to Database System求取候选码设有关系模式R(A,B,C,D,E),其上的函数依赖集F=A BC,CDE,

4、BD,EA计算A+和B+求R的所有候选码参考答案：ABCDE，BD 候选码是A，BC，CD，EAn Introduction to Database System设有关系模式R(A,B,C,D,E),其上的函数依赖集F=AB C,CDE,DEB问AB是该关系的候选码吗？如果不是，那候选码是什么？请解释你的回答。求取候选码（续）An Introduction to Database System设有关系模式R(A,B,C,D,E,F,G,H,I,J),其上的函数依赖集F=AB C,ADE,B F,FGH,DIJ问R的候选码是什么？将R先分解成2NF关系，然后再分解成3NF关系。求取候选码（续）A

5、n Introduction to Database System设有关系模式R(A,B,C,D),其上的函数依赖集F=A C,CA,BAC,DAC计算(AD)+求F的最小函数依赖集Fm求R的码将R分解为满足3NF且保持函数依赖将R分解为满足3NF并具有无损连接性和保持函数依赖将R分解为满足BCNF且具有无损连接性An Introduction to Database System基本知识点需要了解的需要了解的：什么是一个“不好”的数据库模式；什么是模式的更新异常；规范化理论的重要意义。需要牢固掌握的需要牢固掌握的：关系的形式化定义；数据依赖的基本概念(函数依赖、平凡函数依赖、非平凡函数依赖、

6、部分函数依赖、完全函数依赖、传递函数依赖、码、候选码、外码、多值依赖)；范式的概念；从1NF到4NF的定义；规范化的含义和作用。An Introduction to Database System基本知识点（续）需要举一反三的需要举一反三的：四个范式的理解与应用，各个级别范式中存在的问题(插入异常、删除异常、数据冗余)和解决方法；能够根据应用语义，完整地写出关系模式的数据依赖集合，并能根据数据依赖分析某一个关系模式属于第几范式。难点难点：各个级别范式的关系及其证明。An Introduction to Database System1.理解并给出下列术语的定义：函数依赖、部分函数依赖、完全函数

7、依赖、传递依赖、候选码、主码、外码、全码、1NF、2NF、3NF、BCNF、多值依赖、4NF。答：函数依赖：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XY。An Introduction to Database System 解析：函数依赖是最基本的、也是最重要的一种数据依赖。函数依赖是属性之间的一种联系，体现在属性值是否相等。由定义可知，若XY，则 r中任意两个元组，如果它们在X上的属性值相等，那么在Y上的属性值也一定相等。要从属

8、性间实际存在的语义来确定它们之间的函数依赖。函数依赖不是指关系模式R在某个时刻的关系(值)满足的约束条件，而是指R在任何时刻的一切关系均要满足的约束条件。An Introduction to Database System 完完全全函函数数依依赖赖、部部分分函函数数依依赖赖：在关系模式R(U)中，若XY，且对于X的任何一个真子集X，都有X Y,则称Y完全函数依赖于X，记作X Y。若XY，但Y不完全函数依赖于X，则称Y部分函数依赖于X，记作X P Y。传传递递函函数数依依赖赖：在关系模式R(U)中，若XY，YZ，且Y X，Y X，则称Z传递函数依赖于X，记作X t Z。An Introducti

9、on to Database System候候选选码码、主主码码：设K为关系模式R中的属性或属性组合，若K U，则K称为R的一个侯选码。若候选码多于一个，则选定其中的一个为主码。外外码码：关系模式R中属性或属性组X并非R的码，但X是另一个关系模式的码，则称X是R的外码。全码全码：整个属性组是码，称为全码。An Introduction to Database System1NF：若关系模式R的所有属性都是不可分的基本数据项，则R1NF。1NF是对关系模式的最起码要求，不满足1NF的数据库模式不能称为关系数据库。1NF2NF3NFBCNF4NF。2NF：若关系模式R1NF，并且每一个非主属性都完

10、全函数依赖于R的码，则R2NF。3NF：关系模式R中若不存在这样的码X、属性组Y及非主属性Z(Z Y),使得XY，YX，YZ成立，则称R3NF。An Introduction to Database SystemBCNF：设关系模式R1NF，如果对于R的每个函数依赖XY，若Y不属于X，则X必含有候选码，那么RBCNF。多值依赖多值依赖：设关系模式R(U)中，X、Y和ZU，且ZUXY，多值依赖 XY成立当且仅当对R的任一关系r，r在(X,Z)上的每个值对应一组Y值，这组值仅决定于X值而与Z值无关。4NF：关系模式R1NF，如果对于R的每个非平凡多值依赖XY(Y X)，X都含有候选码，则R4NF。

11、An Introduction to Database System2.建立一个关于系、学生、班级、学会等诸信息的关系数据库。建立一个关于系、学生、班级、学会等诸信息的关系数据库。描述学生的属性有：学号、姓名、生日、系名、班号、宿舍区。描述学生的属性有：学号、姓名、生日、系名、班号、宿舍区。描述班级的属性有：班号、专业名、系名、人数、入校年份。描述班级的属性有：班号、专业名、系名、人数、入校年份。描述系的属性有：系号、系名、系办公室地点、人数。描述系的属性有：系号、系名、系办公室地点、人数。描述学会的属性有：学会名、成立年份、地点、人数。描述学会的属性有：学会名、成立年份、地点、人数。有关语义

12、如下：一个系有若干专业，每个专业每年只招一个有关语义如下：一个系有若干专业，每个专业每年只招一个班，每个班有若干学生。一个系的学生住在同一宿舍区。每个班，每个班有若干学生。一个系的学生住在同一宿舍区。每个学生可参加若干学会，每学会有若干学生。学生参加某学会有学生可参加若干学会，每学会有若干学生。学生参加某学会有一个入会年份。一个入会年份。请给出关系模式，写出每个关系模式的极小函数依赖集，指请给出关系模式，写出每个关系模式的极小函数依赖集，指出是否存在传递函数依赖，对于函数依赖左部是多属性的情况出是否存在传递函数依赖，对于函数依赖左部是多属性的情况讨论函数依赖是完全函数依赖，还是部分函数依赖。指

13、出各关讨论函数依赖是完全函数依赖，还是部分函数依赖。指出各关系的候选码、外部码，有没有全码存在？系的候选码、外部码，有没有全码存在？An Introduction to Database System答：关系模式有：学生S(S#,SN,SB,DN,C#,SA)班级C(C#,CS,DN,CNUM,CDATE)系D(D#,DN,DA,DNUM)学会P(PN,DATE1,PA,PNUM)学生学会SP(S#,PN,DATE2)其中：S#为学号，SN为姓名，SB为生日，DN为系名，C#为班号，SA为宿舍区，CS为专业名，CNUM为班级为数，CDATE为入校年份，D#为系号，DA为系办公室地点，DNUM为

14、系人数，PN为学会名，DATE1为学会成立年月，PA为地点，PNUM为人数，DATE2为入会年份。各关系模式的极小函数依赖集为：S：S#SN，S#SB，S#C#，C#DN，DNSA C：C#CS，C#CNUM，C#CDATE，CSDN，(CS,CDATE)C#D：D#DN，DND#，D#DA，D#DNUM P：PNDATE1，PNPA，PNPNUM SP：(S#,PN)DATE2 S中存在传递函数依赖：S#DN，S#SA，C#SA C中存在传递函数依赖：C#DN (CS,CDATE)C#和(S#,PN)DATE2都是完全函数依赖。An Introduction to Database Syst

15、em 学生S(S#,SN,SB,DN,C#,SA)班级C(C#,CS,DN,CNUM,CDATE)系D(D#,DN,DA,DNUM)学会P(PN,DATE1,PA,PNUM)学生学会SP(S#,PN,DATE2)S：S#SN，S#SB，S#C#，C#DN，DNSA C：C#CS，C#CNUM，C#CDATE，CSDN，(CS,CDATE)C#D：D#DN，DND#，D#DA，D#DNUM P：PNDATE1，PNPA，PNPNUM SP：(S#,PN)DATE2 关系 候选码 外部码 全码 S S#C#,DN 无 C C#和(CS,CDATE)DN 无 D D#和DN 无 无 P PN 无 无

16、 SP (S#,PN)S#,DN 无 An Introduction to Database System3.试由Armostrong公理系统推导出下面三条推理规则：合并规则：若XZ，XY，则有XYZ伪传递规则：由XY，WYZ，则有XWZ分解规则：若XY，ZY，则有XZ证明：已知XZ，由增广律知XYYZ，又因XY，可得 XXXYYZ，根据传递律有XYZ已知XY，由增广律知XWWY，又因WYZ，可得 XWWYZ，根据传递律有XWZ已知ZY，由自反律知YZ，又因XY，所以由传递律可得 XZAn Introduction to Database System4.关于多值依赖的另一种定义是：给定一个关

17、系模式R(X,Y,Z)，其中，X,Y,Z可以是属性或属性组。设xX，yY，zZ，xz在R中的像集为：Yxz=r.Y|r.X=xr.Z=zrR。定义：R(X,Y,Z)当且仅当Yxz=Yxz对于每一组(x,z,z)都成立，则Y对X多值依赖，记作XY。这里，允许Z为空集，在Z为空集时，称为平凡的多值依赖。证明：设Yxz=Yxz对于每一组(x,z,z)都成立，并设s,t是关系r中的两个元组，sX=tX，由上述定义的条件可知对于每一个z值，都对应相同的一组y值。即对相同的x值，交换y值后所得的元组仍然属于关系r，即定义5.9的条件成立。若定义5.9的条件成立，则对相同的x值，交换y值后所得的元组仍然属于

18、关系r，由于任意性及其对称性，可知每个z值对应相同的一组y值，所以Yxz=Yxz对于每一组(x,z,z)都成立。综上，本定义和定义5.9的条件是等价的，所以两定义等价。An Introduction to Database System5.试举出3个多值依赖的实例。答：关系模式MSC(M,S,C)中，M为专业，S为学生，C为该专业的必修课。假设每个专业有多个学生，有一组必修课。设同专业内所有学生选修的必修课相同。按照语义，对于M的每一个值Mi，S有一个完整的集合与之对应而不管C取何值，所以MS。由于C与S的完全对称性，必然有MC。关系模式ISA(I,S,A)中，I为学生兴趣小组，S为学生，A为

19、某兴趣小组的活动项目。假设每个兴趣小组有多个学生，有若干活动项目。每个学生参加所在兴趣小组的所有兴趣活动项目，每个活动项目要求该兴趣小组的所有学生参加。按照语义有IS，IA。关系模式RDP(R,D,P)中，R为医院病房，D为责任医务人员，P为病人。假设每个病房住有多个病人，有多个责任医务人员负责医治和护理该病房的所有病人。按照语义有RD，RP。An Introduction to Database System6.第五章图5.12表示一个公司各部门的层次结构。对每个部门，数据库中包含部门号(唯一的)D#、预算费(BUDGET)以及此部门领导人员的职工号E#(唯一的)信息。职工信息包括：职工号、

20、他所参加的生产与科研项目号(J#)、他所在办公室的电话号码(PHONE#)。生产与科研项目包含：项目号(唯一的)、预算费。办公室信息包含办公室房间号(唯一的)、面积。对每个职工，数据库中有他曾担任过的职务以及担任某一职务时的工资历史。对每个办公室包含此办公室中全部电话号码的信息。请给出你认为合理的数据依赖，把这个层次结构转换成一组规范化的关系。提示：此题可分步完成，第一步先转换成一组1NF的关系，然后逐步转换为2NF，3NF，BCNF。An Introduction to Database System答：根据题中的语义假设给出一组函数依赖。语义假设为：一个职工不能同时成为多个部门的领导人；一

21、个职工不能同时在多个部门就职；一个职工不能同时参加多个生产与科研项目；一个职工不能同时在两个不同的办公室办公；一个职工不能同时拥有两部或两部以上的电话；一个生产与科研项目不能同时分配给多个部门；一个办公室不能同时分配给多个部门；部门号、职工号、项目号、办公室号码及电话号码是全局唯一的。设计一组关系模式，它们都是属于1NF的。部门DEPT(DEPT#,DBUDGET,MGR_EMP#)，其中DEPT#和MGR_EMP#都是候选码 职工EMP1(EMP#,DEPT#,PROJ#,OFF#,PHONE#)，候选码为EMP#，但有PHONE#OFF#,OFF#DEPT#,PROJ#DEPT#职务JOB

22、(EMP#,JOBN)，工资史SALHIST(EMP#,DATE,JOBN,SALARY)生产与科研项目PROJ(PROJ#,DEPT#,PBUDGET)办公室OFFICE(OFF#,DEPT#,AREA)，电话PHONE(PHONE#,OFF#)分析可知，JOB的属性全包含在SALHIST中，所以JOB可消去。EMP1中OFF#,DEPT#都传递函数依赖于主码EMP#，故将EMP#分解。An Introduction to Database System 分解为4个3NF的关系模式：EMP(EMP#,PROJ#,PHONE#)、X(PHONE#,OFF#)、Y(PROJ#,DEPT#)和Z(

23、OFF#,DEPT#)然而X就是PHONE，Y是PROJ的投影，Z是OFFICE的投影，所以X、Y和Z都可以消去。最后得到如下6个关系模式，它们都是3NF，也是BCNF。DEPT(DEPT#,DBUDGET,MGR_EMP#)EMP(EMP#,PROJ#,PHONE#)SALHIST(EMP#,DATE,JOBN,SALARY)PROJ(PROJ#,DEPT#,PBUDGET)OFFICE(OFF#,DEPT#,AREA)PHONE(PHONE#,OFF#)An Introduction to Database System12.下面的结论哪些是正确的，哪些是错误的？对于错误的结论请给出理由或

24、给出一个反例说明之。答：任何一个二目关系都是属于3NF的。任何一个二目关系都是属于BCNF的。任何一个二目关系都是属于4NF的。当且仅当函数依赖AB在R上成立，关系R(A,B,C)等于其投影R1(A,B)和R2(A,C)的连接。当AB在R上成立，关系R(A,B,C)等于其投影R1(A,B)和R2(A,C)的连接。反之则不然。正确的是当且仅当函数依赖AB在R上成立，关系R(A,B,C)等于其投影R1(A,B)和R2(A,C)的连接。若R.AR.B，R.BR.C，则R.AR.C 若R.AR.B，R.AR.C，则R.AR.(B,C)若R.BR.A，R.CR.A，则R.(B,C)R.A 若R.(B,C)R.A，则R.BR.A，R.CR.A 反例：关系模式SC(S#,C#,G)，(S#,C#)G，但S#G，C#G。An Introduction to Database System下课了。追求追求休息休息