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关系数据库中的关系模型,通常涉及几个关键的概念和范式,以确保数据的有效性和一致性。关系模式由五个部分组成:属性集U、域DOM、函数依赖集合F、以及决定关系的主键。例如,学生学科关系中,关系简化为R(U,F),其中属性间的依赖关系集合F描述了属性之间的约束。
数据依赖是属性间的关系约束,比如函数依赖。在学生信息中,函数依赖可以表示为学号决定姓名,即学号→学生姓名。另一个例子是学号和科目决定成绩,记作(学号,科目编号)→成绩。设计不佳的关系模式可能导致问题,如数据冗余(如王建同学的系和年龄多次出现)、修改异常(修改年龄需改动多条数据)、删除异常(删除一个学生可能影响多条记录)和插入异常(如新同学小黑没有选课信息)。
为解决这些问题,数据库设计引入了规范化理论,最常见的是不同范式。这些范式包括第一范式(要求属性,如拆分"姓名班级"为两个属性)、第二范式(消除部分函数依赖,如将学生住址与系分开)、第三范式(消除传递函数依赖,确保非主属性不依赖码的其他部分)和第三范式(更严格的要求,但实际应用中大部分关系满足此要求)。BCNF(Boyce-Codd范式)进一步要求决定因素包含主键,即使它们之间存在依赖。
以仓库员工和货物关系为例,虽然满足3NF,但通过BCNF的拆分,可以确保所有决定因素包含主键,从而进一步消除问题。虽然还有更高阶的范式,但在实际应用中,通常以满足前几个范式为主,因为它们能提供足够的数据完整性保障。