关系型数据库(Relational Database)是指采用了关系模型来组织数据的数据库,其最为核心的概念是关系和关系上的操作,关系是由一组列组成的数据表,每列描述了一个属性,每行则描述了一个记录。
在关系型数据库中,由于数据间的相关性,存在某些属性可以通过其他属性来推导出来,这就是数据库中的数据依赖性。
在关系模型下,属性之间存在着一定的依赖关系,即当X唯一决定Y时,存在着从X到Y的依赖规则。这种依赖被称为函数依赖(Functional Dependency),目前被广泛地应用于关系数据库设计中。在数据库中,我们用X->Y来表示属性X决定Y。
在数据依赖中,还存在着完全函数依赖和部分函数依赖。完全函数依赖(A->B),表示当且仅当属性A的任何真子集不能唯一决定属性B时,B对A是完全函数依赖。部分函数依赖,表示在一个组合的属性中,只有某些属性对某个属性有依赖,而其他属性则不关心这个属性的取值。例如,如果我们有属性A、B和C,B和C一起唯一地决定A,而A并不决定B或C,那么B和C部分决定A。
在数据库设计中,我们经常要面对的一种情况是冗余数据的存在。为了保证数据的正确性和优化数据访问,我们需要对数据库进行规范化(Normalization)。数据库规范化是一个反复迭代的过程,在这个过程中我们尽可能的将冗余的数据消除,并合理划分数据表,以减少数据冗余和提高数据库的性能。
在规范化的过程中,我们通常遵循的一些基本规则是:
为了遵循这些规则,通常会被划分为多个数据表,同时通过外键来建立表之间的联系。
下面我们以一个图书馆借阅管理系统为例进行讲解。
假设我们要设计一个图书馆借阅管理系统,其中我们需要存储图书信息和借阅者信息。
首先,我们可以创建一个Book表,其中包含如下字段:
Book (book_id, book_name, author, publisher, pub_date, price, ISBN)
其中book_id为书籍唯一标识符,其他字段分别表示书籍名称、作者、出版社、出版日期、价格和ISBN码。
接着,我们可以创建一个Reader表,其中包含如下字段:
Reader (reader_id, reader_name, gender, DOB, address, phone, email)
其中reader_id为用户唯一标识符,其他字段分别表示用户姓名、性别、出生日期、地址、电话和电子邮件。
现在,我们需要记录借阅信息,为了实现这一功能,我们可以创建一个Borrow表,其中包含如下字段:
Borrow (borrow_id, book_id, reader_id, borrow_date, due_date)
其中borrow_id为借阅记录唯一标识符,book_id和reader_id为外键,表示某个用户借阅了哪本书籍,borrow_date为借阅日期,due_date为应还日期。
由于Book和Reader表中的数据都是原子的,因此符合第一范式的要求。
接着,我们需要检查Borrow表的规范性。
根据该表的设计,borrow_id是唯一的,book_id和reader_id分别表示某个用户借阅了哪本书籍,这种设计也很常见。但是,借阅日期和应还日期有一定的依赖关系,即它们必须同时存在才能表达借阅的时间范围。因此,borrow_date和due_date对borrow_id而言是完全函数依赖关系。所以,Borrow表不符合第二范式。
为了使表符合第二范式,我们可以将Borrow表进一步规范化,创建两个新表:
Borrow (borrow_id, book_id, reader_id)
BookBorrow (borrow_id, book_id, borrow_date, due_date)
在新的设计中,Borrow表只包含borrow_id、book_id和reader_id字段,符合第二范式的要求。然后,我们将日期相关的字段移动到BookBorrow表中,这样Borrow表中每个借阅记录仍可以唯一地识别,而我们可以将borrow_date和due_date存储在一个专门的表中,以消除Borrow表的冗余。通过这种方法,我们完成了表的规范化,同时保持了数据的一致性。
这就是关系型数据库的功能依赖和规范化的基础知识的攻略,希望对您有所帮助。
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