关系数据库设计第二讲数据库的结构与规范化

关系数据库规范化理论涉及到如何设计数据库结构以减少数据冗余和提高数据存储效率。以学生信息管理系统为例，通过将学生、导师和课程等数据分解和整合，使得每位学生只有一个指导教师，同时可以选择多门课程，从而达到第三范式的规范化要求。

对于关系数据库规范化理论中的S-L-C表，首先将其分解为三张表：S-L（包括Sno，Sdept，Sloc等字段）、C（包括Cno等字段）、S-C（包括Sno，Cno，Grade等字段）。然后，将依赖于这些主键的属性放置到相应的表中，如在S-L表中加入Sdept和Sloc字段，在C表中保留Cno字段，在S-C表中保留Grade字段。最后，去掉只由主键的子集构成的表，最终实现表的分解为：S-L（包括Sno，Sdept，Sloc字段）、S-C（包括Sno，Cno，Grade字段）。

对于非候选码的每个决定因子，删除表中所有依赖于它的属性；创建新表，包含原表中所有依赖于该决定因子的属性；将决定因子设为新表的主码。以S-L分解后的关系模式为例：S-D（Sno, Sdept）和S-L（Sdept, Sloc）。

原子性：关系数据库的基石 在关系数据库理论中，第一范式 (1NF) 扮演着奠基石的角色。它定义了关系模式的基本要求：每个分量都必须是不可再分割的数据项。 用符号表示，若关系模式 R 的所有分量都是不可分割的，则称 R 属于第一范式，记作 R∈1NF。

在关系数据库规范化理论中，判断一个表是否符合3NF标准是关键。例如，针对“学生”表，其依赖关系包括：学号→姓名，学号→导师号，导师号→导师名。为了消除决定属性的传递依赖，需要将其拆分为两个表：学生表（学号，姓名，导师号）和导师表（导师号，导师名）。这样的处理确保数据结构的规范性和逻辑性。

关系模式R的基本函数依赖和主键： 基本函数依赖： 项目名 → 工资 部门号 → 部门经理 主键： (职工名, 项目名, 部门号) R模式不满足2NF的理由： R模式存在非主属性（工资）部分依赖于非主属性（部门号）。 R模式分解为2NF模式集： R1(职工名, 项目名, 工资) R2(部门号, 部门经理) R模式分解为3NF模式集： R2模式已为3NF模式。 R3(职工名, 项目名) R4(职工名, 部门号, 工资) R2(部门号, 部门经理) 理由： 每个模式中的所有属性都完全依赖于主键，因此满足3NF。

关系模式规范化的基本思想是逐步消除数据依赖中不合适的部分，使模式中的各关系达到某种程度的“分离”。采用“一事一地”的设计原则，确保每个关系描述一个独立的概念、实体或实体间的联系。规范化的核心在于概念的单一化，使数据库结构更为清晰和高效。

关系数据库规范化理论中，关系模式的分解是一个重要的课题。以S-D-L（Sno，Dept，Loc）为例，该模式存在函数依赖：Sno → Dept，Dept → Loc，不符合第三范式要求。有三种有效的分解方案可以考虑：方案1：S-L（Sno，Loc），D-L（Dept，Loc）；方案2：S-D（Sno，Dept），S-L（Sno，Loc）；方案3：S-D（Sno，Dept），D-L（Dept，Loc）。这些方案均能使得得到的关系模式符合第三范式的要求。在选择最佳方案时，除了规范化程度外，还需考虑其他因素。

假设某建筑公司需要设计数据库，以支持其多个工程项目的管理。每个工程项目都包括工程号、工程名称、以及相关施工人员信息。公司员工包括多名职工，每位职工有唯一的职工号、姓名、性别以及职务（如工程师或技术员）。工资支付根据工时和不同职务的小时工资率进行计算，例如技术员和工程师的小时工资率可能不同。公司定期生成工资报表，详见图-1。