数据库设计中的函数依赖与键的深入解析

### 数据库设计中的函数依赖与键的深入解析 #### 1. 复合函数依赖 函数依赖的决定因素可以由多个属性组成。例如，课程成绩由学生和课程共同决定，即 (StudentNumber, ClassNumber) → Grade。在这种情况下，这个决定因素被称为复合决定因素。 一般来说，如果 (A, B) → C，那么单独的 A 或 B 都不能决定 C。然而，如果 A → (B, C)，则有 A → B 和 A → C（这被称为分解规则）。同时，如果 A → B 且 A → C，那么 A → (B, C)（这被称为合并规则）。 #### 2. 寻找函数依赖 为了确定函数依赖，我们以 SKU_DATA 和 ORDER_ITEM 表为例进行分析。 ##### 2.1 SKU_DATA 表中的函数依赖 在表中寻找函数依赖时，我们要问“是否有某列能决定另一列的值”。 - **Department 与 Buyer 的关系**：知道 Department 的值不能确定唯一的 Buyer 值，因为一个部门可能有多个采购员。例如，“水上运动”部门关联了 Pete Hansen 和 Nancy Meyers。但反过来，知道 Buyer 的值可以确定 Department 的值，所以 Buyer → Department。 - **Buyer 与其他列的关系**：Buyer 不能决定 SKU 和 SKU_Description，因为一个采购员可能负责多个 SKU 及其描述。 - **SKU 与其他列的关系**：知道 SKU 的值就能确定 SKU_Description、Department 和 Buyer 的值，即 SKU → (SKU_Description, Department, Buyer)。同理，SKU_Description 也能决定其他列，即 SKU_Description → (SKU, Department, Buyer)。 综上所述，SKU_DATA 表中的函数依赖如下： | 函数依赖 | 说明 | | ---- | ---- | | SKU → (SKU_Description, Department, Buyer) | SKU 能决定其他三列的值 | | SKU_Description → (SKU, Department, Buyer) | SKU 描述能决定其他三列的值 | | Buyer → Department | 采购员能决定所属部门 | 需要注意的是，不能仅仅根据样本数据来确定函数依赖，必要时要询问创建数据的应用程序的专家用户。 ##### 2.2 ORDER_ITEM 表中的函数依赖 - **OrderNumber 与其他列的关系**：OrderNumber 不能决定 SKU、Quantity、Price 或 ExtendedPrice，因为一个订单可能包含多个 SKU。 - **SKU 与其他列的关系**：SKU 不能决定 OrderNumber、Quantity 或 ExtendedPrice，因为一个 SKU 可能出现在多个订单中。 - **SKU 和 Price 的关系**：虽然从数据上看 SKU → Price，但实际上价格可能会因促销等因素改变，所以需要 (OrderNumber, SKU) → Price 来准确记录实际支付价格。 - **其他列的情况**：Quantity、Price 和 ExtendedPrice 都不能决定其他列。 - **列对的情况**：(OrderNumber, SKU) 能决定 Quantity、Price 和 ExtendedPrice，即 (OrderNumber, SKU) → (Quantity, Price, ExtendedPrice)。同时，由于 ExtendedPrice = Quantity * Price，所以 (Quantity, Price) → ExtendedPrice。 总结 ORDER_ITEM 表中的函数依赖如下： | 函数依赖 | 说明 | | ---- | ---- | | (OrderNumber, SKU) → (Quantity, Price, ExtendedPrice) | 订单号和 SKU 能决定数量、价格和扩展价格 | | (Quantity, Price) → ExtendedPrice | 数量和价格能决定扩展价格 | 识别函数依赖对于数据库设计至关重要，要确保理解并能熟练运用。 #### 3. 决定因素值何时唯一 有时候函数依赖的决定因素在关系中是唯一的，有时候则不是。例如，在 SKU_DATA 表中，SKU 和 SKU_Description 的值是唯一的，但 Buyer 不是唯一的，尽管它是决定因素。 实际上，只有当一个决定因素能决定关系中的所有其他列时，它在关系中才是唯一的。在 SKU_DATA 表中，SKU 和 SKU_Description 能决定所有其他列，所以它们是唯一的；而 Buyer 只能决定 Department 列，所以不是唯一的。 在 ORDER_ITEM 表中，(OrderNumber, SKU) 能决定所有其他列，所以是唯一的；(Quantity, Price) 只能决定 ExtendedPrice，所以不是唯一的。因此，不能仅仅通过寻找唯一值来确定所有函数依赖的决定因素，最好结合业务活动的本质并询问用户。 #### 4. 键的类型 关系模型中有多种键，包括候选键、复合键、主键、代理键和外键。 ##### 4.1 候选键 候选键是能决定关系中所有其他列的决定因素。SKU_DATA 表有两个候选键：SKU 和 SKU_Description。ORDER_ITEM 表只有一个候选键：(OrderNumber, SKU)。候选键能唯一标识关系中的一行。 ##### 4.2 主键 在设计数据库时，会从候选键中选择一个作为主键。主键是数