計算機三級數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫設(shè)計范式(實例)

　　關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計之時是要遵守一定的規(guī)則的。尤其是數(shù)據(jù)庫設(shè)計范式 現(xiàn)簡單介紹1NF(第一范式)，2NF(第二范式)，3NF(第三范式)和BCNF，另有第四范式和第五范式留到以后再介紹。 在你設(shè)計數(shù)據(jù)庫之時，若能符合這幾個范式，你就是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的高手。

　　第一范式(1NF)：在關(guān)系模式R中的每一個具體關(guān)系r中，如果每個屬性值 都是不可再分的最小數(shù)據(jù)單位，則稱R是第一范式的關(guān)系。例：如職工號，姓名，電話號碼組成一個表(一個人可能有一個辦公室電話 和一個家里電話號碼) 規(guī)范成為1NF有三種方法：

　　一是重復存儲職工號和姓名。這樣，關(guān)鍵字只能是電話號碼。

　　二是職工號為關(guān)鍵字，電話號碼分為單位電話和住宅電話兩個屬性

　　三是職工號為關(guān)鍵字，但強制每條記錄只能有一個電話號碼。

　　以上三個方法，第一種方法最不可取，按實際情況選取后兩種情況。

　　第二范式(2NF)：如果關(guān)系模式R(U，F(xiàn))中的所有非主屬性都完全依賴于任意一個候選關(guān)鍵字，則稱關(guān)系R 是屬于第二范式的。

　　例：選課關(guān)系 SCI(SNO，CNO，GRADE，CREDIT)其中SNO為學號， CNO為課程號，GRADEGE 為成績，CREDIT 為學分。 由以上條件，關(guān)鍵字為組合關(guān)鍵字(SNO，CNO)

　　在應用中使用以上關(guān)系模式有以下問題：

　　a.數(shù)據(jù)冗余，假設(shè)同一門課由40個學生選修，學分就 重復40次。

　　b.更新異常，若調(diào)整了某課程的學分，相應的元組CREDIT值都要更新，有可能會出現(xiàn)同一門課學分不同。

　　c.插入異常，如計劃開新課，由于沒人選修，沒有學號關(guān)鍵字，只能等有人選修才能把課程和學分存入。

　　d.刪除異常，若學生已經(jīng)結(jié)業(yè)，從當前數(shù)據(jù)庫刪除選修記錄。某些門課程新生尚未選修，則此門課程及學分記錄無法保存。

　　原因：非關(guān)鍵字屬性CREDIT僅函數(shù)依賴于CNO，也就是CREDIT部分依賴組合關(guān)鍵字(SNO，CNO)而不是完全依賴。

　　解決方法：分成兩個關(guān)系模式 SC1(SNO，CNO，GRADE)，C2(CNO，CREDIT)。新關(guān)系包括兩個關(guān)系模式，它們之間通過SC1中的外關(guān)鍵字CNO相聯(lián)系，需要時再進行自然聯(lián)接，恢復了原來的關(guān)系

　　第三范式(3NF)：如果關(guān)系模式R(U，F(xiàn))中的所有非主屬性對任何候選關(guān)鍵字都不存在傳遞信賴，則稱關(guān)系R是屬于第三范式的。

　　例：如S1(SNO，SNAME，DNO，DNAME，LOCATION) 各屬性分別代表學號，

　　姓名，所在系，系名稱，系地址。

　　關(guān)鍵字SNO決定各個屬性。由于是單個關(guān)鍵字，沒有部分依賴的問題，肯定是2NF。但這關(guān)系肯定有大量的冗余，有關(guān)學生所在的幾個屬性DNO，DNAME，LOCATION將重復存儲，插入，刪除和修改時也將產(chǎn)生類似以上例的情況。

　　原因：關(guān)系中存在傳遞依賴造成的。即SNO -> DNO。 而DNO -> SNO卻不存在，DNO -> LOCATION, 因此關(guān)鍵遼 SNO 對 LOCATION 函數(shù)決定是通過傳遞依賴 SNO -> LOCATION 實現(xiàn)的。也就是說，SNO不直接決定非主屬性LOCATION。

　　解決目地：每個關(guān)系模式中不能留有傳遞依賴。

　　解決方法：分為兩個關(guān)系 S(SNO，SNAME，DNO)，D(DNO，DNAME，LOCATION)

　　注意：關(guān)系S中不能沒有外關(guān)鍵字DNO。否則兩個關(guān)系之間失去聯(lián)系。

　　BCNF：如果關(guān)系模式R(U，F(xiàn))的所有屬性(包括主屬性和非主屬性)都不傳遞依賴于R的任何候選關(guān)鍵字，那么稱關(guān)系R是屬于BCNF的�；蚴顷P(guān)系模式R，如果每個決定因素都包含關(guān)鍵字(而不是被關(guān)鍵字所包含)，則RCNF的關(guān)系模式。

　　例：配件管理關(guān)系模式 WPE(WNO，PNO，ENO，QNT)分別表倉庫號，配件號，職工號，數(shù)量。有以下條件

　　a.一個倉庫有多個職工。

　　b.一個職工僅在一個倉庫工作。

　　c.每個倉庫里一種型號的配件由專人負責，但一個人可以管理幾種配件。

　　d.同一種型號的配件可以分放在幾個倉庫中。

　　分析：由以上得 PNO 不能確定QNT，由組合屬性(WNO，PNO)來決定，存在函數(shù)依賴(WNO，PNO) -> ENO。由于每個倉庫里的一種配件由專人負責，而一個人可以管理幾種配件，所以有組合屬性(WNO，PNO)才能確定負責人，有(WNO，PNO)- > ENO。因為 一個職工僅在一個倉庫工作，有ENO -> WNO。由于每個倉庫里的一種配件由專人負責，而一個職工僅在一個倉庫工作，有 (ENO，PNO)-> QNT。

　　找一下候選關(guān)鍵字，因為(WNO，PNO) -> QNT，(WNO，PNO)-> ENO ，因此(WNO，PNO)可以決定整個元組，是一個候選關(guān)鍵字。根據(jù)ENO->WNO，(ENO，PNO)->QNT，故(ENO，PNO)也能決定整個元組，為另一個候選關(guān)鍵字。屬性ENO，WNO，PNO 均為主屬性，只有一個非主屬性QNT。它對任何一個候選關(guān)鍵字都是完全函數(shù)依賴的，并且是直接依賴，所以該關(guān)系模式是3NF。

　　分析一下主屬性。因為ENO->WNO，主屬性ENO是WNO的決定因素，但是它本身不是關(guān)鍵字，只是組合關(guān)鍵字的一部分。這就造成主屬性WNO對另外一個候選關(guān)鍵字(ENO，PNO)的部 分依賴，因為(ENO，PNO)-> ENO但反過來不成立，而P->WNO，故(ENO，PNO)-> WNO 也是傳遞依賴。

　　雖然沒有非主屬性對候選關(guān)鍵遼的傳遞依賴，但存在主屬性對候選關(guān)鍵字的傳遞依賴，同樣也會帶來麻煩。如一個新職工分配到倉庫工作，但暫時處于實習階段，沒有獨立負責對某些配件的管理任務。由于缺少關(guān)鍵字的一部分PNO而無法插入到該關(guān)系中去。又如某個人改成不管配件了去負責安全，則在刪除配件的同時該職工也會被刪除。

　　解決辦法：分成管理EP(ENO，PNO，QNT)，關(guān)鍵字是(ENO，PNO)工作EW(ENO，WNO)其關(guān)鍵字是ENO

　　缺點：分解后函數(shù)依賴的保持性較差。如此例中，由于分解,函數(shù)依賴(WNO，PNO)-> ENO 丟失了, 因而對原來的語義有所破壞。沒有體現(xiàn)出每個倉庫里一種部件由專人負責。有可能出現(xiàn)一部件由兩個人或兩個以上的人來同時管理。因此，分解之后的關(guān)系模式降低了部分完整性約束。

　　一個關(guān)系分解成多個關(guān)系，要使得分解有意義，起碼的要求是分解后不丟失原來的信息。這些信息不僅包括數(shù)據(jù)本身，而且包括由函數(shù)依賴所表示的數(shù)據(jù)之間的相互制約。進行分解的目標是達到更高一級的規(guī)范化程度，但是分解的同時必須考慮兩個問題：無損聯(lián)接性和保持函數(shù)依賴。有時往往不可能做到既有無損聯(lián)接性，又完全保持函數(shù)依賴。需要根據(jù)需要進行權(quán)衡。