关系数据理论(习题课).ppt

1、数据库系统概论 An Introduction to Database System 第六章 关系数据理论 （习题课）,基本知识点,需要了解的： 1. 什么是一个“不好”的数据库模式； 2. 什么是关系模式的操作异常； 3. 规范化理论的重要意义。,基本知识点,需要牢固掌握的： 1.关系的形式化定义； 2.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、 部分函数依赖、完全函数依赖、传递函数依赖、 码、候选码、外码)； 3.范式的概念； 4.从1NF到BCNF的定义； 5.规范化的含义和作用。,需要举一反三的： 1.四个范式的理解与应用 2.能根据数据依赖分析某一个关系模式属于第

2、几范式； 3.能够根据应用语义，完整地写出关系模式的函数依赖集合，并求出最小依赖集； 4.能确定关系模式R的候选码； 5.能判断模式分解是否具有无损连接性和保持函数依赖 6.掌握模式分解的方法,基本知识点,难点： 判断关系满足的范式 关系模式的分解。,基本知识点,理解并给出下列术语的定义：函数依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传递依赖、候选码、主码、外码、全码、1NF、2NF、3NF、BCNF、多值依赖、4NF。 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

3、“X函数确定Y” 或 “Y函数依赖于X”，记作XY。,基本概念,7,函数依赖的基本概念, ,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。 要从属性间实际存在的语义来确定属性间的函数依赖。 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。,基本概念,9,几种函数依赖类型（一）：,例：Sno Sno (Sno,Cname) Cname Sno Sdept (Sno,Cnam

4、e) Grade,平凡函数依赖不反映新的语义，无实际意义和价值； 无特别声明，均讨论有语义价值的非平凡依赖。,10,几种函数依赖类型（二）：,例：(Sno,Cname)Grade (Sno,Cname,Sdept)Grade (Sno,Cname,Mname)Grade,真正起作用的函数依赖；派生出的函数依赖； 不完全函数依赖或部分函数依赖的存在使依赖关系复杂化。,11,几种函数依赖类型（三）：,例：SnoSdept, SdeptMname, SnoMname SnoSid, SidStel, SnoStel,传递函数依赖与非传递/直接函数依赖形式表示相同； 传递函数依赖的存在使依赖关系复杂化

5、，其语义关系比较复杂，容易产生异常及冗余。,12,课堂练习题：,下列关于函数依赖的叙述中，哪一条是不正确的？ (A) 若XY，YZ，则XZ (B) 若XY，Y Y，则X Y (C) 若XY，X X，则XY (D) 若X X ，则XX,解析：C,13,课堂练习题： （续）,下列哪一项成立时，称XY为平凡的函数依赖（ ） (A) XY=空(B) XY=空 (C) X Y(D) Y X,解析：D,14,课堂练习题： （续）,下列关于Y对X部分函数依赖的叙述中正确的是（ ） (A) 若XY，且存在Y的真子集Y，XY，则称 (B) 若XY，且存在Y的真子集Y，XY，则称 (C) 若XY，且存在X的真子集

6、X，XY，则称 (D) 若XY，且存在Y的真子集X，XY，则称,解析：C,15,课堂练习题： （续）,下述不是由于关系模式设计不当而引起的是（ ） (A) 数据冗余 (B) 丢失修改 (C) 插入异常 (D) 更新异常,解析：B，丢失修改属于并发操作带来的数据不一致性。,候选码： 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。 主码 若候选码多于一个，则选定其中的一个为主码。 外码： 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： 整个属性组是码，称为全码。,码（由函数依赖的概念来定义）,17,码（续）,定义关系模式 R 中属

7、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 的外部码（Foreign Key）也称外码。,主码和外码表示了关系之间的联系。,18,课堂练习题：,下列关于关系模式的码的叙述中，哪一条是正确的？（ ） (A) 主码只能包含单属性 (B) 任何候选码都不能包含关系中的全部属性 (C) 包含在任一个候选码中的属性称作主属性 (D) 包含在素有候选码中的属性称作主属性,解析：C,19,9.3 范式（续）,各种范式之间存在联系：,某一关系模式R为第n范式，可简记为RnNF。,20,课堂练习题：,下列关于关系模式规范化的叙述中，哪一条是不正确的？（ ） (A) 若R4NF，则必然R3NF

8、 (B) 若R3NF，则必然R2NF (C) 若R2NF，则必然R1NF (D) 若R3NF，则必然RBCNF,解析：D,测验,1.关系数据库规范化是为解决关系数据库中的_问题而引入的。 A.操作异常和数据冗余 B.提高查询速度 C.减少数据操作的复杂性 D.保证数据的安全性和完整性 2.假设关系模式属于R(A,B)属于3NF，下列说法中_是正确的。 A.它一定消除了插入和删除异常 B.仍存在一定的插入或删除异常 C.一定属于BCNF D.B和C均是正确的,测验,3.当B属性函数依赖于A属性时，属性A与B的关系是_ A.一对多 B.多对一 C.多对多 D.以上都不对 4.候选码中的属性称为_。

9、 A.非主属性 B.主属性 C.复合属性 D.关键属性 5.关系模式R中的属性全部是主属性，则R的最低范式必定是_。 A.2NF B.3NF C.BCNF D.4NF,测验,6.设有关系W（工号，姓名，工种，定额），将其规范化到3NF正确的答案是 _。 A.W1(工号，姓名)和W2(工种，定额) B.W1(工号，工种，定额)和W2(工号，姓名) C.W1(工号，姓名，工种)和W2(工种，定额) D.以上都不对 7.关系模式R（A,B,C,D）中，有函数依赖集 F= BC,CD,DA,则R能达到_。 A.1NF B.2NF C.3NF D. BCNF,测验,8.下列规则中正确的是_。 A.若XY

10、 ,WYZ ,则WXZ B.若XY,则 XY C.若XYZ,则 XZ , YZ D.若XY=,则 XY,测验,9.设有关系模式R（A，B，C，D）及其函数依赖集 F=DB,BD,ADB,ACD , 求(AC)F+和(AB)F+。 10.设有关系模式R（A，B，C，D，E，P）及其函数依 赖集F=AD，ED,DB,BCD，DCA , 求R的所有候选码。,练习,11.设有关系模式 教务(学号，课程号，学生姓名，年龄，成绩，教师姓名，教师年龄，教师办公室)。假设一门课程只有一名教师讲授，而且教师不重名。 试回答下列问题： (1)存在哪些基本函数依赖？该关系模式的候选码是什么？有哪些主属性？ (2)有

11、部分依赖吗？若有，请写出两个？ 有传递依赖吗？若有，请写出一个？ (3)关系模式教务最高达到第几范式？为什么？ (4)如何分解可消除关系模式中的部分函数依赖？ (5)分解后达到了几范式？分解是无损连接分解？ (6)分别指出各个关系模式的主码和外码,12.已知:关系模式R(U,F)中,U=ABCDEG. F=BGC,BDE,DGC,ADGBC,AGB,BD求: (1)R的侯选码(2)R最高满足第几范式 13设有关系模式R（职工号，项目名，工资，部门名，部门经理） 如果规定：每个职工可以参加多个项目，各领一份工资； 每个项目只属于一个部门管， 每个部门只有一个经理。 （1）写出该关系模式的函数依赖

12、集合。 （2）判断候选码。 （3）说明不满足2NF的理由，并把R分解为2NF的模式集,测验,14.说明下列关系模式最高满足几范式，并说明理由。 （1）R（A，B，C，D），F=BD，ABC （2）R（X，Y，Z）， F=YZ，YX，XYZ （3）R（A，B，C，D）， F=BD，DB，ABC （4）R（X，Y，Z） F=XYZ （5）R（A，B，C）， F=AB，BC，CA （6）R（A，B，C，D） F=AC，DB （7）R（A，B，C，D） F=AC，CDB （8）R（X，Y，Z） F=YZ，XZY （9）R（A，B，C，D，E） F=ABCE，EAB，CD （10）R（X，Y，Z）F=X

13、Y，XZ,作业,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。 描述学会的属性有：学会名、成立年份、地点、人数。 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。,作业,(1)学生关系模式： 学生关系模式： S(Sno,Sname,Sbirth,Sdept,Cno,Sloc) 极小函数依赖集为： S

14、：SnoSname，SnoSbirth，SnoCno， CnoSdept，SdeptSloc 候选码：Sno S中存在传递函数依赖： CnoSdept，SdeptSloc ，CnoSloc,作业,(2)班级关系模式： 关系模式： C(Cno,Cspec,Sdept,Cnum,Cdate) 极小函数依赖集为： C：CnoCspec，CspecSdept，CnoCnum CnoCdate，(Cspec,Cdate) Cno 候选码：Cno 和（Cspec,Cdate） C中存在： CnoSdept传递函数依赖 (Cspec,Cdate)Sdept是部分函数依赖,作业,(3)系关系模式： 关系模式：

15、 系D(Dno,Dname,Dloc,Dnum) 极小函数依赖集为： D：DnoDname，DnameDno，DnoDloc DnoDnum 候选码：Dno，Dname,作业,(4)学会关系模式： 学会关系模式P：（Pname，Pdate1，Ploc ，Pnum ） 极小函数依赖集为： P：PnamePdate1，PnamePloc，PnamePnum 候选码：Pname,(5)学生学会关系模式： 学生学会关系模式SP(Sno,Pname,date2) 函数依赖： (Sno,Pname)date2 候选码：（Sno,Pname）,作业,关系 候选码 外部码 全码 S Sno Cno,Dno 无

16、 C Cno和(CS,CDATE) Dno 无 D Dno和Dname 无 无 P Pname 无 无 SP (Sno,Pname) Sno,Pname 无,作业,12.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

17、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。,作业,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(Sno,Cno,G)，(Sno,Cno)G， 但Sno G，Cno G,作业,. 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、他所

18、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,作业,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