关系数据库设计理论：存储异常与函数依赖

"数据库原理与设计课件：第10章 关系数据库设计理论.ppt" 本课件主要探讨了关系数据库设计理论的关键概念和原则，包括关系模型的存储异常、函数依赖、模式分解以及规范化等内容。关系模型的存储异常是指在数据库设计中由于数据冗余可能导致的问题，如空间浪费和数据不一致。例如，对于一个描述图书借阅管理的数据库，如果每个借阅记录都包含完整的借书人信息，那么当一个人借多本书时，这些信息就会被多次重复存储。 函数依赖是数据库设计中的重要概念，它描述了属性间的一种依赖关系。例如，在图书借阅的例子中，借书人姓名可能通过借书证号唯一确定，这表示函数依赖CARDNO → NAME。函数依赖的公理系统包括 Armstrong 公理，如自反性、对称性和传递性，这些公理用于分析和推导函数依赖集。 关系模式的规范化是消除存储异常的过程，通过模式分解将高冗余的关系模式转化为多个低冗余的关系模式。通常，我们遵循一系列规范化形式，如1NF（第一范式）、2NF（第二范式）、3NF（第三范式）等，直到达到BCNF（巴斯-科德范式）或其他更高级别的范式。例如，为了减少借阅管理表中的冗余，可以将借书人信息和图书信息分别拆分为两个独立的关系模式。 多值依赖和4NF（第四范式）是处理多值依赖的规范化方法，当一个属性集合的值取决于另一个属性集合的值时，就存在多值依赖。在某些情况下，多值依赖可能导致部分函数依赖，进而引发更新异常。4NF是为了消除多值依赖而引入的范式，确保数据库的高效和一致性。 模式分解是将一个关系模式分解为多个无损连接、依赖保持的子模式，它是规范化过程的一部分。在实践中，需要找到既能满足规范化要求又能保持数据完整性的最佳分解策略。 总结来说，关系数据库设计理论是确保数据库高效、一致和可靠的基础。通过理解和应用这些理论，可以创建出适应需求、易于管理和维护的数据库模式，从而提高整个信息系统的表现。在设计数据库时，必须考虑数据冗余、依赖关系、规范化等因素，以避免潜在的问题并优化性能。