关系数据库设计：属性集闭包计算与异常问题

"属性集闭包的计算是关系数据库设计中的一个重要概念，用于确定一个属性子集能否决定其他属性。在关系模式R(U,F)中，F是函数依赖集，X是U的一个子集，X+表示在F下由X函数决定的所有属性集合。计算属性集闭包X+的算法是设计数据库的关键步骤，它有助于识别和消除数据冗余，防止更新异常和插入异常，确保数据库的正常运行。 关系数据库设计的目标是创建高效、规范化的模式，以避免数据异常。这涉及到对函数依赖的理解和应用，以及Armstrong公理系统的掌握。Armstrong公理包括自反性、传递性、增广性和合并性，它们用于推导函数依赖的闭包。例如，如果知道X→A，并且X→B，根据传递性，可以推导出X→AB。 计算属性集闭包X+的算法通常采用迭代方法，从X开始，逐步添加由X直接或间接决定的属性，直到闭包不再扩大。这个过程可以帮助我们找出最小依赖集，即无法再分解的函数依赖集合，它是数据库规范化的基础。候选码是能够唯一标识元组的属性组合，它的求解方法也与闭包计算紧密相关。 在5章关系数据库设计中，除了闭包计算，还包括了1NF, 2NF, 3NF和BCNF这些范式概念的讲解。这些范式定义了数据库模式的规范化程度，1NF要求每个属性不可再分，2NF消除部分依赖，3NF消除传递依赖，而BCNF则是基于超级键的，要求任何非平凡的函数依赖的左部都是超键。模式分解是将高范式的关系模式拆分为多个低范式的关系模式，以达到数据独立性和减少冗余。 以学生表D为例，其中包含学生信息和选课信息，Sno+Cno作为关键字，表明了学生和课程之间的关联。然而，这样的设计可能导致数据冗余和更新异常。例如，张三的信息重复存储，如果需要更改他的专业，需要更新多行；同时，删除某个学生的记录可能会影响其他学生选修同一门课程的记录，导致插入异常。因此，需要通过数据库规范化来改进设计，可能将其拆分为学生表、课程表和选课表三个独立的模式，以提高数据的逻辑独立性和维护性。 教学过程中，除了理论讲解，还会通过多媒体教学手段加深理解，并通过习题课进行实践操作，帮助学生掌握如何运用Armstrong公理、闭包计算和范式理论来解决实际数据库设计问题。这样的教学安排旨在确保学生能够熟练掌握关系数据库设计的核心概念和技巧，为将来设计高效、稳定的信息系统打下坚实基础。