关系规范化理论

关系规范化理论

1         规范化

1.1    为什么要规范化?

关系模式用五元组表示,R(U,D,DOM,F)，U表示属性，D表示域，DOM表示属性到域上的映射。一般不用研究关系的域以及属性到域上的映射，但是需要研究内部属性的依赖关系-函数依赖R(U,F)。

不好的关系模式会引发数据冗余，插入，更新，删除的异常，所以，需要研究如何解决这些问题。

1.2    非平凡的函数依赖

实际上就是定义了两部分属性（x,y）,如果x分量上相等，那么y上必须相等，例如资产表，ip地址和mac,序列号，实际上是相互函数依赖的关系。

1.3    完全函数依赖和部分函数依赖

完全函数依赖指的是Y函数依赖X,但是不函数依赖X的真子集，那么Y完全函数依赖于X。如果Y还函数依赖X的某个真子集，那么叫做部分函数依赖。

1.4    码

码的概念其实就是，如果R(U,F)对与某组属性X，U完全函数依赖X,那么X叫做关系的候选码，如果有多个候选码，可以选取一个码作为主码。如果R中某个属性是另外一个关系的主码，那么这个属性叫做这个关系的外码。

2         范式理论

关系数据库中的关系要满足于一定的要求，满足不同程度的要求叫做满足不同范式。

一个低一级的范式通过模式分解，转换为若干高一级的范式，叫做规范化。

2.1    1NF:

关系中每个属性都是不能再分的数据项，也就是不允许表中有表

例如，学生成绩一列，不能再分为期中成绩和期末成绩。

2.2    2NF

所谓2范式，指的是关系中每个非主属性都要完全函数依赖主属性。

再如：

员工效率表：

员工   零件          工时       零件存放仓库  仓库负责人

在这个关系中，（员工，零件）是组合主属性。同时，由于零件只能在一个仓库，所以仓库也函数依赖零件，也就是说仓库对（员工，零件）来说，是部分函数决定，这就不满足二范式。

异常情况：增加仓库，这个仓库并没有零件，由于没有主键，所以没法添加

修改某个零件的仓库时，需要修改一大堆记录；

删除零件时候，把对应的仓库都删掉了；

需要分解成两个关系，消除部分函数依赖：

（员工，零件，工时），（零件，仓库 仓库负责人）

2.3    3NF

考虑上面分解后的关系：（零件，仓库 仓库负责人）

零件只属于一个仓库，一个仓库只能有一个负责人，所以零件就间接决定了仓库负责人。也就是说，这个关系存在非主属性对主属性的传递函数依赖。

异常情况：

增加了一个仓库，但是还没有放零件，那么这个仓库就添加不进去。

删除了一个零件，把仓库都删没了

修改一个仓库的负责人，由于数据冗余严重，可能需要修改很多行。

使用属性投影分解法进行规范化：

（零件，仓库），（仓库，仓库负责人）

这样，分解后的3范式就消除了传递函数依赖，也就是消除了非主属性之间的完全函数依赖。

2.4    BC范式

每一个决定因素都必须包含码!

考察表（学生姓名 课程 教师）

每个学生可以选多课程：（学生-课程）--》教师

每个老师教一门课，每一门课程可以由多个老师教授：教师—》课程

学生      课程    教师

李四      数学    黎明

王五      数学     刘德华

这个关系的主属性是（学生-课程）

这个关系满足1NF,2NF,3NF,因为没有非主属性对码传递依赖或者部分依赖。这里需要注意的是，教师虽然可以函数决定课程，但是它不能决定学生，所以它并不是码。这不满足决定因素必须包含码的规范。

一般而言，满足3范式就ok了。