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数据库系统原理及应用 关系规范化理论 数据库设计的三个主要步骤 概念设计 ——— 逻辑设计 ——— 物理设计 前导问题： 1、为什么进行关系规范化？ 2、什么是关系规范化？ 核心问题： 怎样进行关系规范化？ 问题一： 1、为什么进行关系规范化？ 实例：教学管理数据库 例如，要求设计教学管理数据库，其关系模式SCD如下： SCD(SNO,SN,AGE,DEPT,MN,CNO,SCORE) 其中，SNO表示学生学号，SN表示学生姓名，AGE表示学生年龄，DEPT表示学生所在的系别，MN表示系主任姓名，CNO表示课程号，SCORE表示成绩。 在此关系模式中填入一部分具体的数据，则可得到SCD关系模式的实例，即一个教学管理数据库。 一个教学管理数据库实例 存在问题 1.数据冗余—浪费大量的存储空间 每个系名和系主任的名字存储的次数等于该系的学生人数乘以每个学生选修的课程门数，同时学生的姓名、年龄也都要重复存储多次，数据的冗余度很大，浪费了存储空间。 存在问题 2.插入异常—该有的数据无法插入 如果某个新系没有招生，尚无学生时，则系名和系主任的信息无法插入到数据库中。因为在这个关系模式中，(SNO,CNO)是主码。根据关系的实体完整性约束，主码的值不能为空，而这时没有学生，SNO和CNO均无值，因此不能进行插入操作。 存在问题（续） 3. 删除异常—不应该删除的数据被删除了 某系学生全部毕业而没有招生时，删除全部学生的记录则系名、系主任也随之删除，而这个系依然存在，在数据库中却无法找到该系的信息。 存在问题（续） 4. 更新异常—更新数据时，维护完整性的代价太大 如某系更换系主任，则属于该系的学生记录都要修改MN的内容，稍有不慎，就有可能漏改某些记录，这就会造成数据的不一致性，破坏了数据的完整性。 存在问题（续） 由于存在以上问题，我们说，SCD是一个不好的关系模式。产生上述问题的原因，直观地说，是因为关系中“包罗万象”，内容太杂了。 那么，怎样才能得到一个好的关系模式呢？ 作业1：将关系模式SCD规范成好的关系模式。 问题二： 1、什么是关系规范化？ 规范化问题的提出 范式（Normal form） 范式：建立关系时需要满足的约束条件划分成若干标准，这些标准称为范式，简写为NF。范式的级别越高，发生操作异常的可能性越小，数据冗余越小，但由于关联多，读取数据时花费时间也会相应增加。 范式 规范化的基本思想是消除关系模式中的数据冗余，消除数据依赖中的不合适的部分，解决数据插入、删除时发生异常现象。 这就要求关系数据库设计出来的关系模式要满足一定的条件。 我们把关系数据库的规范化过程中为不同程度的规范化要求设立的不同标准称为范式（Normal Form）。 由于规范化的程度不同，就产生了不同的范式。 满足最基本规范化要求的关系模式叫第一范式， 在第一范式中进一步满足一些要求为第二范式， 以此类推就产生了第三范式等概念。 每种范式都规定了一些限制约束条件。 各种范式之间的关系 函数依赖 函数依赖（Functional Dependency）是关系模式中属性之间的一种逻辑依赖关系。  例如在关系模式SCD中，SNO与SN、AGE、DEPT之间都有一种依赖关系。 一个教学管理数据库实例 核心问题： 1、怎样进行关系规范化？ 范式化的基本步骤 1NF关系 ? 消除非主属性对码的部分函数依赖 2NF关系 ? 消除非主属性对码的传递函数依赖 3NF关系 ? 消除主属性对非主属性的函数依赖 和对码的部分、传递函数依赖 BCNF关系 ? 消除非平凡且非函数依赖的多值依赖 4NF关系 ? 消除非候选码所蕴涵的连接依