关系数据库设计规范化

基础知识

关系数据库设计的目标是生成一组合适的、性能良好的关系模式，以減少系统中信息存储的冗余度，但又可方便地获取信息。

基础知识

关系数据库设计的目标是生成一组合适的、性能良好的关系模式，以減少系统中信息存储的冗余度，但又可方便地获取信息。

函数依赖：设R(U)是属性集U上的关系模式，X和Y是U的子集。若R(U)的任何一个可能的关系r，r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等，而在Y上的值不等，则称X函数决定Y或Y函数依赖于X，记作X->Y。

求候选码：用图解法确定候选码：

1. 将关系的函数依赖关系，用“有向图”的方式表示。
2. 找出入度为0的属性，并以该属性集合为起点，尝试遍历有向图，若能正常遍历图中所有结点，则该属性集即为关系模式的候选键。
3. 若入度为0的属性集不能遍历图中所有结点，则需要尝试性的将一些中间结点（既有入度，也有出度的结点）并入入度为0的属性集中，直至该集合能遍历所有结点，集合为候选键。

示例1：给定关系R(A1,A2,A3,A4)上的函数依赖集F={A1->A2,A2->A3,A3->A2,A2->A4}，R的候选关键字为A1。

示例2：关系R(A,B,C)满足下列函数依赖：F{B->C,B->A,A->BC}，关系R的候选键为A和B。

规范化

示例：First(Sno,Sname,Status,City,Pno,Qty)，F={Sno->Sname,Sno->Status,Status->City,(Sno,Pno)->Qty}

1NF（第一范式）

BCNF（Boyce Codd Normal Form，巴克斯范式）

模式分解

对一个给定的模式进行分解，使得分解后的模式是否与原来的模式等价有三种情况：

分解具有无损连接性。

分解要保持函数依赖。

分解既要无损连接性，又要保持函数依赖。

示例：关系模式Std(Sno,Sdept,Mname)，其属性组上的函数依赖集是F={Sno->Sdept,Sdept->Mname}

a) R11(Sno,Mname)和R12(Sdept,Mname)

b) R21(Sno,Sdept)和R22(Sno,Mname)

c) R31(Sno,Sdept)和R32(Sdept,Mname)

d) R41(Sno)、R42(Sdept)和R43(Mname)

总结

关系数据库设计的规范化是构建高效、可靠数据库系统的基础。它要求设计师深入理解并应用第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、Boyd-Codd范式（BCNF）以及第四范式（4NF）。这些范式旨在引导设计师逐步消除数据中的冗余和更新异常，从而确保数据的原子性、独立性和稳定性。

在规范化的过程中，模式或表的分解是一个核心环节。设计师需要通过模式分解来保持函数依赖和无损连接，这意味着在分解过程中既要确保数据不丢失，又要维持数据间的内在联系。这种精细的操作不仅有助于提高数据的访问效率，还能保证数据在不同表之间的一致性和完整性。

除了遵循规范化原则，数据库设计还需考虑性能优化和可扩展性。设计师应通过合理的索引策略、查询优化和适当的硬件配置来提升数据库的性能。同时，设计应具备灵活性，以便在未来能够适应业务需求的变化和技术的更新。