DBMS笔记 10 关系数据库设计理论

第十章 关系数据库设计理论

一、函数依赖

• 完全函数依赖：X→Y，若 X 的任何真子集都不能决定 Y。
• 部分函数依赖：X→Y，但 X 的真子集也能决定 Y。
• 传递函数依赖：X→Y，Y→Z，则 X→Z。
• 候选码：能唯一标识元组的最小属性集。
• 主属性：属于某个候选码的属性。
• 外键：参照另一关系主码的属性。

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二、范式 (NF)

1. 1NF：属性不可再分。
2. 2NF：在 1NF 基础上，每个非主属性完全依赖于候选码。
   • 消除 部分依赖。
3. 3NF：在 2NF 基础上，非主属性不传递依赖于候选码。
   • 消除 传递依赖。
4. BCNF：在 3NF 基础上，要求 所有决定因素都是候选码。
   • 消除特殊依赖。

层次关系：BCNF ⊆ 3NF ⊆ 2NF ⊆ 1NF。

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三、数据库设计方法

1. 设计步骤
   • 需求分析 → 概念结构设计（ER图） → 逻辑结构设计（关系模式） → 物理结构设计 → 数据库实施 → 运行维护。
2. 需求分析
   • 难点：确定用户需求、缺少知识、沟通不足。
   • 方法：跟班作业、开调查会、请专家介绍、问卷/访谈。
3. 概念结构设计
   • 常用工具：E-R图。
   • 三类联系：分类（is-a）、聚集（组成）、泛化（继承）。
4. 逻辑结构设计
   • E-R 图 → 关系模式转换：
     • 1:1 → 一个关系模式
     • 1:n → “n”端加入“1”端主码
     • m:n → 新建关系模式，含两个实体主码 + 自身属性
     • 多元联系 → 新关系模式
5. 物理设计
   • 存取方法（顺序、索引、哈希）。
   • 存储结构（聚簇、分区等）。
6. 数据库实施
   • 建立数据库 → 装入数据 → 编程 → 系统测试。
7. 运行与维护
   • DBA负责，保证数据完整性、安全性、备份与恢复。

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四、重点

• 函数依赖：完全依赖 vs 部分依赖 vs 传递依赖。
• 范式考点：
  • 2NF 消除部分依赖。
  • 3NF 消除传递依赖。
  • BCNF 要求决定因素是候选码。
• E-R 图转关系模式：
  • 1:1 → 合并成一个表 or 任选一个成为另一个的外键
  • 1:n → 在 n 端加 1 端主码。
  • m:n → 建立新关系模式，加上m和n一共就有三个了
• 数据库设计阶段：需求分析 → 概念设计 → 逻辑设计 → 物理设计 → 实施 → 运行维护。
• DBA 职责：数据库安全、完整性、恢复与备份。

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五、速记

• 函数依赖：完全/部分/传递。
• 范式口诀：1NF 原子性；2NF 消部分；3NF 去传递；BCNF 再严格。
• E-R 转换：1:1 合并；1:n 加码；m:n 新表。
• 设计六步：需求 → 概念 → 逻辑 → 物理 → 实施 → 维护。
• DBA三职能：完整性、安全性、恢复。