全國(guó)計(jì)算機(jī)三級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)考點(diǎn)分析之?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本原理[4]

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考點(diǎn)33函數(shù)依賴
     1.函數(shù)依賴的定義
     設(shè)R(必是屬性集U上的關(guān)系模式。X,Y是U的子集。若對(duì)于R(U)的任意一個(gè)可能的關(guān)系r,r中不可能存在兩個(gè)元組在X上的屬性值相等,而在Y上的屬性值不等,則稱_X函數(shù)確定Y或Y函數(shù)依賴于X,記作X- Y,
     函數(shù)依賴包括非平凡的函數(shù)依賴、平凡的函數(shù)依賴、完全函數(shù)依賴、部分函數(shù)依賴及傳遞函數(shù)依賴。
     2.函數(shù)依賴的邏輯蘊(yùn)含
     設(shè)R<U, F>是一個(gè)關(guān)系模式,X,Y是U中的屬性組,若在R<U, F>中的任何一個(gè)滿足F函數(shù)依賴的關(guān)系:r上,都有函數(shù)依賴X→Y成立,則稱F邏輯蘊(yùn)含X→Y。
     在關(guān)系模式R<U, F>中,F(xiàn)所邏輯蘊(yùn)含的函數(shù)依賴的全體稱做F閉包,記做F+。
     3.碼
     設(shè)K為R ji.,科中的屬性或?qū)傩越M合,若K- U在F十中,而找不到K的任何一個(gè)真子集K′,能使K′→U在F+中,則K為R的候選碼。當(dāng)候選碼多于一個(gè)時(shí),則選定其中的一個(gè)為主碼。包含在任何一個(gè)候選碼中的屬性,叫做主屬性,不包含在任何碼中的屬性稱為非主屬性或非碼屬性。最簡(jiǎn)單的情況,單個(gè)屬性是碼。最極端的情況,整個(gè)屬性組是碼,稱為全碼。
     4.函數(shù)依賴的辦理系統(tǒng)
     1974年Armstrong首先提出了Armstrong公理系統(tǒng),包括3條推理規(guī)則:
     設(shè)F是屬性組U上的一組函數(shù)依賴,于是有如下推理規(guī)則。
     (1)自反律(Reflexivity ),若YCXC U,lnl X-" Y為F所邏輯蘊(yùn)含。
     (2)增廣律(Augmentation),若X-Y為F所邏輯蘊(yùn)含,且ZCU,則XZ-YZ為F所邏輯蘊(yùn)含。
     (3)傳遞律(Tran sitiv講),若X- Y及Y-"Z為F所邏輯蘊(yùn)含,則X-Z為F所邏輯蘊(yùn)含。
     考點(diǎn)34 1NF,2XF、3NF、BCNF
     1.第一范式(1NF)及進(jìn)一步規(guī)范化
     關(guān)系模式需要滿足一定的條件,不同程度的條件稱做不同的范式,最低要求的條件是元組的每個(gè)分量必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng),這叫第一范式,簡(jiǎn)稱1NF,是最基本的范式。對(duì)于各種范式之間的聯(lián)系有5NF C4NF仁BCNFC3NF仁2NFCINF成立。
     一個(gè)低一級(jí)范式的關(guān)系模式,通過(guò)模式分解可以轉(zhuǎn)換為若干個(gè)高一級(jí)范式的關(guān)系模式的集合,這個(gè)過(guò)程就叫規(guī)范化。
     2.第二范式(2NF)
     若R EINF,且每一個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴于碼,則R∈2NFo
     2NF就是不允許關(guān)系模式的屬性之間有這樣的函數(shù)依賴X-. Y。其中X是碼的真子集,Y是非主屬性,也就是說(shuō),不允許有非主屬性對(duì)碼的部分函數(shù)依賴。
     3.第三范式(3NF)
     關(guān)系模式R,<U,F(xiàn)>中若不存在這樣的碼X,屬性組Y及非主屬性Z(Z不包含于均使得X→Y,(Y函數(shù)依賴于X)Y→Z成立,則稱R<U, F>∈3NF
     4.Boyce一Codd范式(BCNF)
     若關(guān)系模式REINF,且對(duì)于每個(gè)非平凡的函數(shù)依賴X-} Y都有X包含碼,則R EBCNF。在函數(shù)依賴的范圍內(nèi),BCNF達(dá)到了的規(guī)范化程度。
     考點(diǎn)35多值依賴和4NF
     1.多值依賴
     設(shè)R(U)是屬性集U上的一個(gè)關(guān)系模式X、Y,Z是U的子集,并且Z=U一X一Y}關(guān)系模式R (U)中多值依賴X→→Y成立,當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)R(U)功的任一關(guān)系r,給定的一對(duì)(x,z)值有一組Y的值,這組值僅僅決定于x值而與z值無(wú)關(guān)。
     4.第四范式(4NF )
     關(guān)系模式R<U,F(xiàn)>司NF,如果對(duì)于R的每個(gè)非平凡多值依賴X→→Y(Y不包含于X),X都含有碼,則稱R<U,F(xiàn)>∈4NF。
     如果一個(gè)關(guān)系模式是4NF,則必為BCNF。
     4.14關(guān)系模式的分解
     考點(diǎn)36模式分解的等價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
     常用的等價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求分解是具有無(wú)損連接性的,并且是保持函數(shù)依賴的。
     考點(diǎn)37關(guān)于模式分解的幾個(gè)事實(shí)
     (1)分解具有無(wú)損連接性和分解保持函數(shù)依賴是兩個(gè)互相獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)。
     (2)若要求分解具有無(wú)損連接性,那么模式分解一定可以達(dá)到BCNF)。
     (3)若要求分解保持函數(shù)依賴,刀廠么模式分解可以達(dá)到3NF,但不一定能達(dá)到BCNF。
     (4)若要求分解既具有無(wú)損連接性,又保持PA數(shù)依賴,則模式分解可以達(dá)到3NF,但不一定能達(dá)到BCNF。
     4.15數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法和步驟
     考點(diǎn)38關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的概述
     數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境,包括硬件環(huán)境、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)等軟件環(huán)境,如何使用這個(gè)環(huán)境來(lái)表達(dá)用戶的要求,構(gòu)造的數(shù)據(jù)庫(kù)模式,建立數(shù)據(jù)庫(kù)及圍繞數(shù)據(jù)庫(kù)展開的應(yīng)用系統(tǒng),使之能夠有效地收集、存儲(chǔ)、操作和管理數(shù)據(jù),滿足企業(yè)組織中各類用戶的應(yīng)用需求。
     數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法中比較的有新奧爾良(New Orleans)方法。它將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程分為4個(gè)階段:需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)。
     4.16需求分析
     考點(diǎn)39需求分析的任務(wù)
     需求分析的任務(wù)是通過(guò)詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象(組織、部門、企業(yè)等),充分了解原系統(tǒng)(手工系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng))的下作概況,明確用戶的各種需求,然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能。新系統(tǒng)必須充分考慮今后可能的擴(kuò)充和改變,不能僅僅按當(dāng)前應(yīng)用需求來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。
     需求分析的重點(diǎn)是調(diào)查、收集與分析用戶在數(shù)據(jù)管理中的信息要求、處理要求、安全性與完整性要求。需求分析的階段成果是產(chǎn)生系統(tǒng)需求說(shuō)明書。
     考點(diǎn)40需求分析的基本步驟
     需求分析的步驟有以下幾個(gè)方面:
     (1)需求的收集:數(shù)據(jù),發(fā)生時(shí)間、頻率,發(fā)生的規(guī)則、約束條件、相關(guān)聯(lián)系、計(jì)劃控制及決策過(guò)程。
     (2)需求的分析整理二包括數(shù)據(jù)流程分析、數(shù)據(jù)分析結(jié)果描述、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)及分析圍繞數(shù)據(jù)的各種業(yè)務(wù)處理功能,并以帶說(shuō)明的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖形式給出。
     4.17概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
     考點(diǎn)41概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和策略
     概念結(jié)構(gòu)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一種抽象,即對(duì)實(shí)際的人、物、事和概念進(jìn)行人為處理,抽取人們關(guān)心的共同特性,忽略非本質(zhì)的細(xì)節(jié),并把這些特性用各種概念精確地加以描述。
     設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)通常有4類方法:自頂向下、自底向上、由里向外和混合策略。無(wú)論采用哪種設(shè)計(jì)方法,一般都以E-R模型為工具來(lái)描述概念結(jié)構(gòu)。最常用的設(shè)計(jì)策略是自底向上設(shè)計(jì)策略。
     考點(diǎn)42采用E-R方法的數(shù)據(jù)概念模型設(shè)計(jì)
     1數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)
     以自底向上設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)的方法為例,它通常分為兩步:
     (1)根據(jù)需求分析的結(jié)果(數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典等)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象,設(shè)計(jì)各個(gè)局部視圖即E-R圖。
     (2)集成局部視圖。
     設(shè)計(jì)E-R圖的步驟如下:
     (1)選擇局部應(yīng)用
     (2)逐一沒計(jì)E-R圖二
     2視圖的集成
     集成局部E-R圖時(shí)需要兩步。
     (1)合并E-R圖,生成初步E7R圖。
     各E-R圖之間的沖突主要有3類:屬性沖突、命名沖突和結(jié)構(gòu)沖突:
     (2)修改與重構(gòu),生成基本E-R圖。
     修改、重構(gòu)初步E-R圖以消除冗余,主要采用分析方法。除分析方法外,還可以用規(guī)范化理論來(lái)消除冗余。
     4.18邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
     考點(diǎn)43 E-R模型向關(guān)系數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換
     將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型實(shí)際上就是要將實(shí)體、實(shí)體的屬性和實(shí)體之間的聯(lián)系轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式,這種轉(zhuǎn)換的規(guī)則包括以下幾點(diǎn):
     (1)一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。
     (2)一個(gè)m: n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。
     (3)一個(gè)1:n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式,也可以與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。
     (4)一個(gè)1:1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式,也可以與任意一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。
     (5)3個(gè)或3個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè)多元聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。
     (6)同一實(shí)體集的實(shí)體間的聯(lián)系,即自聯(lián)系,也可按上述1: 1,1: n和m: n三種情況分別處理。
     (7)具有相同碼的關(guān)系模式可以合并。
     考點(diǎn)44關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程
     關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程如下:
     (1)從E-R圖導(dǎo)出初始關(guān)系模式。
     (2)規(guī)范化處理。
     (3)模式評(píng)價(jià)。
     (4)優(yōu)化模式。
     (5)形成邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
     4.19物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
     考點(diǎn)45物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容
     (1)存儲(chǔ)記錄的格式設(shè)計(jì)。對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)類型特征進(jìn)行分析,并對(duì)存儲(chǔ)記錄進(jìn)行格式化
     決定如何進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮或代碼優(yōu)化。
     (2)存儲(chǔ)方法的設(shè)計(jì)。物理設(shè)計(jì)中最重要的一個(gè)考慮是把存儲(chǔ)記錄在全范圍內(nèi)進(jìn)行物理安排,包括順序存放、散列存放和聚列存放。物理設(shè)計(jì)的結(jié)果是物理設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
     (3)存取方法設(shè)計(jì)。存取方法設(shè)計(jì)為存儲(chǔ)在物理上的數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)的路徑。
     DBMS產(chǎn)品一般都提供了一些存儲(chǔ)分配參數(shù),供數(shù)據(jù)人員和DBA對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行物理優(yōu)化。