数据库安全实验：保持函数依赖的模式分解

"保持函数依赖的模式分解-数据库安全实验" 在数据库设计中，模式分解是一个关键步骤，它涉及到如何将一个大的、复杂的关系模式拆分成多个较小且更易于管理的关系模式，同时保持数据的完整性和一致性。本实验重点讨论的是如何在分解过程中保持函数依赖，这是数据库规范化理论的重要部分，目的是减少数据冗余并防止异常，如插入异常、删除异常和更新异常。 函数依赖是描述属性间关系的概念，如果在关系模式R<U,F>中，对于任何两个元组t和s，只要它们在属性集X上的值相同，那么它们在属性集Y上的值也必然相同，我们说X函数决定Y，记作X→Y。如果函数依赖X→Y对关系模式R及其所有可能的关系实例都成立，那么我们称X→Y是F所逻辑蕴含的。 保持函数依赖的分解意味着，当关系模式R被分解为R1<U1,F1>，R2<U2,F2>，…，Rn<Un,Fn>后，原模式R中的所有函数依赖仍然可以在分解后的模式集合中找到逻辑蕴含。换句话说，如果原模式中的函数依赖X→Y成立，那么在分解后的某个子模式Fi中，也存在一组函数依赖使得这些依赖逻辑蕴含X→Y。 Armstrong公理系统是证明和推理函数依赖的基础，包括自反律、增广律和传递律。这三条公理是： 1. 自反律：如果Y是X的子集，那么X→Y总是成立。这意味着对于任何关系模式，如果两个元组在X上的值相同，那么它们在Y上的值也必然相同。 2. 增广律：如果X→Y，那么在X的基础上增加任何属性Z（假设Z不在Y中），我们仍然有XZ→YZ。这意味着函数依赖可以扩展到更大的属性集而不改变其决定性。 3. 传递律：如果X→Y且Y→Z，那么X→Z。这意味着函数依赖的关系可以通过中间属性进行传递。 基于Armstrong公理系统，我们可以推导出一些推理规则，例如合并规则、伪传递规则和分解规则，这些规则有助于在给定函数依赖集F上进行推理和简化。这些规则在模式分解时非常有用，可以帮助我们验证分解是否保持了函数依赖。 合并规则指出，如果有X→Y和X→Z，那么可以推出X→YZ。伪传递规则表明，如果有X→Y和WY→Z，可以推导出XW→Z。而分解规则则说明，如果X→Y且Z是Y的子集，那么可以得出X→Z。 通过这些规则，我们可以分析函数依赖集，并确保在模式分解后，所有重要的依赖关系依然得到保留，从而保证了数据的一致性和完整性。在数据库设计中，保持函数依赖的模式分解是实现第一范式（1NF）及以上更高范式（如2NF, 3NF, BCNF等）的关键步骤，这些范式是数据库规范化理论的核心，有助于构建高效、无冗余的数据库结构。