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5.2.3 范式

5.2.3 范式. 范式：符合某种级别 ( 条件、要求 ) 的关系模式 范式种类 1NF, 2NF, 3NF, BCNF, 4NF,5NF 按级别 ( 条件、要求 ) 由低到高： 1NF  2NF  3NF  BCNF  4NF  5NF 通常称某一关系模式 R 为第几范式，记作 R  x NF. 1NF(First Normal Form). 定义：关系 R 中每个分量都是不可分割的数据项，则 R 1NF 说明： 1NF 是关系模式的基本要求 举例：

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5.2.3 范式

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  1. 5.2.3 范式 • 范式：符合某种级别(条件、要求)的关系模式 • 范式种类 • 1NF, 2NF, 3NF, BCNF, 4NF,5NF • 按级别(条件、要求)由低到高： 1NF  2NF  3NF  BCNF  4NF  5NF • 通常称某一关系模式R为第几范式，记作R xNF

  2. 1NF(First Normal Form) • 定义：关系R中每个分量都是不可分割的数据项，则R 1NF • 说明：1NF是关系模式的基本要求 • 举例： 关系模式S-L-C(学号SNO, 系SDEPT, 住处SLOC, 课程CNO, 成绩G)是1NF

  3. SDEPT SNO G CNO SLOC 5.2.4 2NF • 定义：若R  1NF, 且每个非主属性完全依赖于码，则R  2NF • 说明：不存在非主属性部分依赖于码的关系为2NF • 举例：关系模式 S-L-C(SNO, SDEPT, SLOC, CNO, G) • 函数依赖图 关系模式S-L-C是不是2NF？ 不是，因为SDEPT和SLOC部分依赖于码 前面的实例是不是2NF？

  4. 不是2NF可能出现的问题 • 插入异常 • 某学生没有选课时，无法插入其系、住处等信息 • 删除异常 • 某学生所有的选课信息都删除后，其系、住处等信息也被删除 • 修改复杂（更新异常） • 学生转系时，除了修改其系名外，还需修改其住处信息；另外，若该学生选修了多门课程，则其对应的重复存储的系、住处等信息需一一修改 • 冗余 • 同系的所有学生的住处信息重复存储，同一学生选多门课程时，其系、住处信息重复存储

  5. SDEPT SNO G CNO SLOC 解决办法 • 模式分解 • 依赖关系分析 • 上例中的模式分解为下列两个模式，该模式是2NF SC(SNO, CNO, G) (SNO, CNO)G S-L(SNO, SDEPT, SLOC) SNO  SDEPT, SNO  SLOC, SDEPT  SLOC

  6. 分解说明 • 一个1NF，但非2NF的关系总是可以被分解成为一组2NF的关系 • 规范化过程中通过一组投影运算消除部分依赖，建议作如下分解(第一步分解) • 已知关系R(A,B,C,D), (A,B)为主码，即(A,B)->C, (A,B)->D，且A->D, 则将R分解成为两个投影: R1(A,D), A为主码 R2(A,B,C), (A,B)为主码，A为外码 • 这样，R可以通过R1和R2的自然连接运算得以恢复，即满足分解的无损连接性

  7. SDEPT SNO SLOC 5.2.5 3NF • 定义：若R2NF, 且它的任何一个非主属性都不传递依赖于任何候选码，则R  3NF • 说明：即不存在非主属性部分依赖和传递依赖于码的关系为3NF • 推论：不存在非主属性的模式为3NF • 上例中得到的关系模式是2NF SC(SNO, CNO, G); S-L(SNO, SDEPT, SLOC); 可能问题？ 如何改造？ S-L中存在传递传递依赖，故该模式不是3NF

  8. 不是3NF可能存在的问题 • 插入异常 • 只有当知道某学生的系时才能插入其住处信息 • 删除异常 • 当删除某系对应的所有学生时，有关该系学生住处的信息也被删除掉了 • 修改异常 • 一个系及其住处信息重复出现，只更新一个元组中对应的系及其住处时可能导致数据不一致 • 冗余 • 同系学生的住处重复存储

  9. SNO G CNO 解决方法 • 继续模式分解 • 如上例中的模式可分解为3NF SC(SNO, CNO, G); (SNO, CNO)  G S-D(SNO, SDEPT); SNO  SDEPT D-L(SDEPT, SLOC); SDEPT  SLOC SNO SDEPT SLOC SDEPT

  10. 分解说明 • 一个2NF，但非3NF的关系总是可以被分解成为一组3NF的关系 • 规范化过程中通过一组投影运算消除传递依赖，建议作如下分解(第二步分解) • 已知关系R(A,B,C), A为主码(A->B, A->C)，且B->C, 则将R分解成为两个投影: R1(B,C), B为主码 R2(A,B), A为主码，B为外码 • 这样，R可以通过R1和R2的自然连接运算得以恢复，分解满足分解的无损连接性

  11. 3NF的进一步说明 • 在不考虑主属性对码的部分依赖和传递依赖时，可以认为是实现了彻底的分离，已消除了插入异常，删除异常，修改异常，冗余等问题 • 但是，当关系中存在两个或更多的候选码时，尤其是有几个候选码、且候选码内的属性又有部分复合或交迭时，仅仅满足3NF仍有问题，需要进一步分解成BCNF

  12. 5.2.6 BCNF (Boyce/Codd Normal Form) • 定义：若每一个决定因素都包含(或是)码，则R BCNF • 说明 • BCNF中所有的依赖都是包含码的依赖 • 一个BCNF范式必是3NF，但一个3NF范式不一定是BCNF (3NF中可能存在主属性对码的部分和传递依赖) • BCNF是在函数依赖范畴内对关系模式的彻底分离，已消除了插入和删除异常 • 通常认为BCNF是扩充的第三范式，一般数据库设计达到BCNF已足够

  13. 实例 • 例1: SJP(学生S, 课程J, 名次P) • (S,J)和(J,P) 均为候选码 • 函数依赖为(S,J)P, (J,P) S 其中，两个决定因素均包含(是)候选码 可见SJP  BCNF • 例2: STJ(学生S, 教师T, 课程J) • (S,T)和(S,J) 均为候选码 • 函数依赖为(S,J) T, (S,T) J, T J 其中，T为决定因素，但不包含任何一个候选码 可见STJ  3NF, 但STJ  BCNF

  14. SNO G CNO 例子 • 前例是3NF, 也是BCNF SC(SNO, CNO, G); (SNO, CNO)  G S-D(SNO, SDEPT); SNO  SDEPT D-L(SDEPT, SLOC); SDEPT  SLOC SNO SDEPT SLOC SDEPT

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