关系系统理论的研究核心是什么_关系设计理论ppt_研究的理论意义怎么写(11)

2.5.4.3

规范化和范式

在应用系统中，经常遇到这样一个基本问题：针对 一组数据，如何构造一个适合于它们的模式？这就是数 据库设计问题，确切地讲是的逻辑设计问题。设计任何 一种应用系统，不论是层次的、网状的还是关系的，都 会遇到如何构造合适的模式问题。 由于关系模型有严格的数学理论基础，因此人们就以关系 模型为背景来讨论这个问题，形式了逻辑设计的一个有 力工具——关系的规范化理论。因此，这里的设 计是指关系的设计。

1．关系模式的存储异常

所谓关系设计就是在关系模式的多种组合中选取一 个合适的或者性能好的关系模式集合作为模式。 下面举一个实例，说明采用不同的模式将产生不同 的设计效果，并从中得到对模式设计的评价。

某学校要建立一个来描述学生的一些情况，由现实世界的 已知事实得到如下对应关系： （1）一个系有若干名学生，一个学生只属于一个系； （2）一个系只有一名负责人； （3）一个学生可以选修多门课程，每门课程有若干学生选修； （4）每个学生学习每一门课程都有一个成绩。 根据上述情况，可以找出如下一组属性： U={学号，姓名，系编号，系名称，系负责人，课程号，课程名称，成绩} 最简单的设计是，采用一个总的关系模式，把所有的属性组合成 一个关系模式，即这个描述学生情况的模式是只有一个关系模 式的集合。形式如下： SA（学号，姓名，系编号，系名称，系负责人，课程号，课程名称，成绩） 在这个关系模式中，存在如下函数依赖： （学号，课程号）→姓名 （学号，课程号）→系编号 （学号，课程号）→系名称 （学号，课程号）→系负责人 （学号，课程号）→课程名称 （学号，课程号）→成绩 由主键的定义可知（学号，课程号）是主键，即学号和课程号可 以唯一地确定一个元组。

由于上述几个问题，该学生模式设计不是一个好设计。 一个好的模式应当不会发生插入和删除异常，冗余尽可能 少。 插入异常和删除异常统称为存储异常。为什么会产生这种存 储异常呢？这是因为这个关系模式中的函数依赖对于关系模式而 言，存在一些不好的性质，这一点将在后面介绍。 现在把这个学生模式改造一下，分成如下4个关系模式： SB（学号，姓名，系编号） DT（系编号，系名称，系负责人） SC（学号，课程名，成绩） C（课程号，课程名称） 这4个关系模式都不会发生存储异常，数据的冗余也得到了控制。 一个关系模式的函数依赖会有哪些不好的性质，如何改造一 个不好的关系模式，这就是规范化理论讨论的内容。

2．关系的规范化 在关系模式的设计中，函数依赖起着重要作用，关系模式设 计的好坏依赖于它的函数依赖是否满足特定的要求。满足特定要 求的模式称为范式（Normal Form）。满足不同程度要求的模式 为不同范式。 关系模型的奠基人E.F.Codd在1971年至1972年间系统地提出 了第一范式（ 1NF）、第二范式（ 2NF）和第三范式（ 3NF）的 概念，讨论了规范化问题。1974年，E.F.Codd和 Boyce 又共同提 出了一个新范式，即BCNF。1976年Fagin 提出第四范式（4NF）。 现在已有人提出第五范式（5NF）。 所谓“第几范式”是表示关系模式的某一种级

别，因此，范 式这个概念可以理解成符合某种级别的关系模式的集合。一般地， 如果R属于第x范式，那么就可以写成R∈xNF。 各种范式之间的关系满足5NF ? 4NF ? 3NF ? 2NF ? 1NF， 如下图所示。

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