数据库系统概念关系数据理论深入理解第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)和BC范式(BCNF)

心已赠人 2022-03-25 06:19 278阅读 0赞

## 数据库系统概念 关系数据理论 深入理解第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)和BC范式(BCNF) ##

###  说明 ###

*  这学期的数据库课程使用的教材是第六版的《数据库系统概念》，其课后习题答案已上传，[点击进行下载][Link 1]
 *  关系数据理论在第八章进行了讲解，这章的内容相对于其他章节要来得难(烦人)，但也是考试的重点，期末考前多次复习了这一章，也整理了挺多的知识点总结和习题。相信如果你对该章的学习遇到了困难，请看完这篇博客，一定会有所帮助
 *  有缺漏或错误欢迎指出

###  一、知识点总览 ###

*  关系数据理论是关系数据库的一大重点，学习本章的目的有两个：一个是理论方面的，本章用更加形式化的关系数据理论来描述和研究关系模型；另一方面是实践方面的，关系数据理论是我们进行数据库设计的有力工具
 *  大致总结了以下几点要求：
    
     *  需要了解的： 什么是一个“不好”的数据库模式；什么是模式的插入异常和删除异常；规范化理论的重要意义
     *  需要牢固掌握的： 关系的形式化定义；数据依赖的基本概念（函数依赖、平凡的函数依赖、非平凡的函数依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传递函数依赖的概念，码、候选码、外码的概念和定义，多值依赖的概念）；范式的概念；从1NF到BCNF的定义；规范化的含义和作用
     *  需要举一反三的： 四个范式的理解与应用，各个级别范式中存在的问题（插入异常、删除异常、数据冗余）和解决方法；能够根据应用语义，完整地写出关系模式的数据依赖集合，并能根据数据依赖分析某一个关系模式属于第几范式
     *  难点： 各个级别的范式的关系及其证明

###  二、概念解析 ###

*  函数依赖：设R(U)是一个关系模式，U是R的属性集合，X和Y是U的子集。对于R(U)的任意一个可能的关系r，如果r中不存在两个元祖，它们在X上的属性值相同，而在Y上的属性值不同，则称“X函数确定Y”或者“Y函数依赖于X”，记作 X → Y X\\rightarrow Y X→Y
    
     *  解析：
        
         *  1）函数依赖是最基本的一种数据依赖，也是最重要的一种数据依赖
         *  2）函数依赖是属性之间的一种联系，体现在属性值是否相等。由上面的定义可以知道，如果 X → Y X\\rightarrow Y X→Y，则r中任意两个元祖，若它们在X上的属性值相同，那么在Y上的属性值也一定相同
         *  3）要从属性间实际存在的语义来确定他们之间的函数依赖，即函数依赖反映了（描述了）现实世界的一种语义
         *  4）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任何时刻的一切关系均要满足的约束条件
 *  完全函数依赖、部分函数依赖：在R(U)中，如果 X → Y X \\rightarrow Y X→Y，并且对于X的任何一个真子集X’，都有 X ′ ↛ Y X&\#x27; \\nrightarrow Y X′↛Y，则称Y对X完全函数依赖，记作：

X → F Y X \\stackrel\{F\}\{\\rightarrow\} Y X→FY

*  若 X → Y X \\rightarrow Y X→Y，但Y不完全函数依赖于X，则称Y对X部分函数依赖，记作：

X → P Y X \\stackrel\{P\}\{\\rightarrow\} Y X→PY

*  传递依赖：在R(U)中，如果 X → Y X \\rightarrow Y X→Y， Y ⊈ X Y \\nsubseteq X Y⊈X， Y ↛ X Y \\nrightarrow X Y↛X， Y → Z Y \\rightarrow Z Y→Z， Z ∉ Y Z \\notin Y Z∈/Y，则称Z对X传递函数依赖
 *  候选码、主码：设K为R(U, F)中的属性或属性组合，若 K → F U K \\stackrel\{F\}\{\\rightarrow\} U K→FU则K为R的候选码。若候选码多于一个，则选定其中一个为主码
 *  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的外部码，也称外码
 *  全码：整个属性组是码，称为全码
 *  1NF：如果一个关系模式R的所有属性都是不可分的基本数据项，则 R ∈ 1 N F R \\in 1NF R∈1NF
    
     *  解析：
        
         *  第一范式是对关系模式的最起码的要求，不满足第一范式的数据库模式不能称为关系数据库
 *  2NF：若关系模式 R ∈ 1 N F R \\in 1NF R∈1NF，并且每一个非主属性都完全函数依赖于R的码，则 R ∈ 2 N F R \\in 2NF R∈2NF
 *  3NF：在关系模式R(U, F)中若不存在这样的码X，属性组Y以及非主属性Z ( Z ∉ Y ) (Z \\notin Y) (Z∈/Y)，使得 X → Y X \\rightarrow Y X→Y， Y ↛ X Y \\nrightarrow X Y↛X， Y → Z Y \\rightarrow Z Y→Z成立，则称 R ( U , F ) ∈ 3 N F R(U, F) \\in 3NF R(U,F)∈3NF
 *  BCNF：关系模式 R ( U , F ) ∈ 1 N F R(U, F) \\in 1NF R(U,F)∈1NF，若 X → Y X \\rightarrow Y X→Y且 Y ⊈ X Y \\nsubseteq X Y⊈X时X必含有码，则 R ( U , F ) ∈ B C N F R(U, F) \\in BCNF R(U,F)∈BCNF
 *  以上讲解的几个范式之间的关系如下：

B C N F ⊂ 3 N F ⊂ 2 N F ⊂ 1 N F BCNF \\subset 3NF \\subset 2NF \\subset 1NF BCNF⊂3NF⊂2NF⊂1NF

###  总结 ###

*  上述主要整理了几个名词的含义，以及1NF ~ BCNF的内涵，你需要真正理解这些范式的内涵
 *  还有一大部分的习题内容，较多，还是分开整理吧。结合那些习题的话，能够更加深刻地理解这些范式的概念，同时也能熟练地掌握它们的应用
 *  期末复习期间个人整理和使用的知识点整理、习题，[点击跳转][Link 2]

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