关系数据库规范化：1NF 解析

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。

第一范式（1NF）规定了关系数据库中每个属性必须是原子性的数据项。关系数据模型要求所有的关系模式都必须符合第一范式的要求，这是对关系模式最基本的规范化要求。

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）。

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。

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。

下面对关系模式R（X，Y，Z）进行NF规范化的形式化描述。假设R属于1NF但不属于2NF，其中X是关键属性，Y和Z是非关键属性，并存在部分函数依赖X → Y。将X表示为X1和X2，其中X1函数依赖于Y。因此，R（X，Y，Z）可以分解为R[X1，Y]和R[X，Z]。由于X1 → Y，因此R[X1，Y]属于2NF。如果R[X，Z]也属于2NF，则可以继续按照类似的方法进行投影分解，直到所有分解都属于2NF关系集合，保证无损连接性。