数据库原理与设计课件：第10章 关系数据库设计理论.ppt

关系数据库设计理论是数据库设计的核心，它涉及到如何有效地组织和存储数据，以确保数据的一致性和完整性。在第10章中，主要讨论了关系模型的一些关键概念和问题，包括存储异常、函数依赖、模式分解以及规范化等。 1. 存储异常：存储异常是数据库设计中的常见问题，它们可能导致数据冗余、插入异常、删除异常和更新异常。例如，图书数据库中的“BORROW”关系模式中，包含了借书人和图书的信息。当一个借书人借多本书时，相同的个人信息如姓名、部门和负责人会多次存储，这就造成了数据冗余。冗余可能会导致存储空间浪费，并增加数据不一致的风险。插入异常是指当试图插入一条只包含部分关键信息的新记录时，由于实体完整性的约束（例如，联合键CARDNO和BNO），这样的插入操作无法完成。删除异常出现在借书人归还所有图书后，其所有信息将从数据库中完全删除，这可能不希望丢失借书人基本信息。更新异常则涉及当借书人的信息变更时，需要在多个位置同步更新，增加了出错的可能性。 2. 函数依赖：函数依赖是关系数据库理论中的基本概念，它描述了一个属性（或属性集合）如何依赖于另一个属性（或属性集合）。例如，在“BORROW”模式中，DEPT可能函数依赖于CARDNO，因为同一借书人的部门不会改变。理解函数依赖对于识别和消除存储异常至关重要。 3. 函数依赖公理：函数依赖的公理系统包括自反性、对称性、传递性等，用于分析和推理函数依赖集，以简化数据库模式并减少异常。这些公理帮助设计者更好地理解和处理数据间的依赖关系。 4. 模式分解：模式分解是一种将大型关系模式拆分为更小、更独立的部分，以减少存储异常并提高数据一致性。它通常基于函数依赖进行，目标是达到无损连接性和保持依赖。 5. 规范化：规范化是数据库设计过程中的一个重要步骤，通过消除不良的依赖关系，比如部分函数依赖和 Transitive Function Dependency（传递函数依赖），将关系模式分解到更高的范式，如1NF（第一范式）、2NF（第二范式）、3NF（第三范式）等。在本章中，还提到了4NF，即多值依赖和第四范式，它处理的是多值依赖，进一步减少了数据冗余和异常。 6. 多值依赖和4NF：多值依赖描述了当一个属性的值变化时，另一个属性集的值也需随之变化的情况。4NF是针对多值依赖的规范化，它要求关系模式满足没有多值依赖的条件，以避免更新异常。 关系数据库设计理论涉及对存储异常的理解和处理，通过函数依赖、公理、模式分解和规范化等方法优化数据库模式，以提高数据质量和系统的稳定性。对于计算机科学和互联网领域的文档，掌握这些理论对于构建高效、可靠的数据库系统至关重要。