数据库理论知识

一、1NF

符合1NF的关系中的每个属性都不可再分

二、 2NF

仅仅符合1NF的数据库存在数据冗余过大,插入异常,删除异常,修改异常的问题
符合第一范式的数据表
但是这张表存在很多问题
1. 每一个学生的姓名,学号,系名,系主任重复多次, ---数据冗余
2. 如果要新加入一个系,但是暂时没有学生,那么是无法将系名和系主任的数据单独的加入到数据表中的  ---插入异常
3. 如果将某个系的所有学生删除了,这个系的信息也消失了。   ----删除异常
4. 如果有学生转系了,那么要修改表中的三条记录中的系与系主任的数据  ---修改异常
2NF在1NF的基础之上,消除了非主属性对于码的部分函数依赖
解释一下几个概念:
1. 函数依赖:在一张表中,在属性(或属性组)X的值确定的情况下,必定能确定属性Y的值,那么就可以说Y函数依赖于X,写作X -> Y
2. 完全函数依赖:在一张表中,若X->Y,且对于X的任何一个真子集X',X'->Y不成立,那么我们称Y对于X完全函数依赖。
3. 部分函数依赖:加入Y函数依赖于X,同时Y并不完全函数依赖于X,那么我们就称Y部分函数依赖于X
4. 传递函数依赖: 假如Z函数依赖于Y,且Y函数依赖于X(X不包含于Y,且Y不能函数依赖于Z),那么我们就称Z传递函数依赖于X
5. 码: 设K为某表中的一个属性或属性组,若除K之外的所有属性(剩余的属性当成一个属性)都完全函数依赖于K,那么我们称K为候选码,简称为码
6. 主属性:包含在任意一个码中的属性称为主属性
7. 非主属性: 不包含在任何一个码中的属性称为非主属性
如何判断2NF
1) 找出数据表中的所有码
2) 根据码找出所有的主属性
3) 在数据表中找到所有的非主属性
4) 查看是否存在非主属性对于码的部分函数依赖

图 符合第一范式的数据库.png的所有函数依赖关系:

relation.png

明显这个数据表不符合2NF,可以通过拆表的方式来使这个表符合,拆表的方式有很多种。

分解后的关系图.png

分解后新的数据


成绩表.png
学生表.png

三、 3NF

在2NF的基础上,消除非主属性对于码的传递函数依赖
继续分解后的表.png

四、 BCNF范式

在符合3NF的情况下可能出现问题
若:
1. 某公司有若干个仓库
2. 每个仓库只能有一个管理员,一名管理员只能在一个仓库中工作
3. 一个仓库能存放多种物品,一种物品也可以存放在不同的仓库中。每种物品在每个仓库中都有对于的数量。
那么关系模式 仓库(仓库名,管理员,物品名,数量)属于哪一级范式?
分析一下:
已知的函数依赖:仓库名->管理员,管理员->仓库名,(仓库名,物品名) ->数量
码: (管理员,物品名),(仓库名,物品名)
主属性:仓库名,物品名,管理员
非主属性:数量
不存在非主属性对于码的部分函数依赖,此关系模式属于3NF
虽然此关系模式已经属于3NF,那么我们看一下操作是否存在问题
1. 新增一个仓库,但尚未存放任何物品,是否可以为该仓库指派管理员?---不可以,因为物品名也是主属性,根据实体完整性要求,主属性不能为空
2. 某仓库被清空后,需要删除所有的于这个仓库相关的物品存放记录 ---仓库本身和管理员的信息也被删除了
3. 如果某仓库更换了管理员 ---这个仓库存放几条物品记录,就要修改多少次管理员信息
虽然此关系模式符合3NF,但是依旧存在插入,修改,删除异常,
解决办法是要在3NF的基础上消除主属性对于码的部分与传递函数依赖,此例中就是【仓库名】对于码【(管理员,物品名)】的部分函数依赖
分解方法:
仓库(仓库名, 管理员)
库存(仓库名,物品名,数量)
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