数据库设计中的关系模型与规范化：原理、术语与依赖关系解析

### 数据库设计中的关系模型与规范化：原理、术语与依赖关系解析 在数据库设计领域，合理的数据组织和管理至关重要。数据库的设计来源广泛，主要包括现有数据、新信息系统的开发以及现有数据库的重新设计。接下来，我们将深入探讨从现有数据设计数据库的相关内容，包括关系模型、规范化以及功能依赖等核心概念。 #### 数据库设计的来源与决策考量 数据库的设计面临多种选择。当我们从现有数据源（如电子表格、文本文件或数据库提取物）获取数据时，需要决定是直接存储这些数据，还是在存储前进行转换。例如，对于从Cape Codd Outdoor Sports数据库中提取的SKU_DATA和ORDER_ITEM表，我们可以将它们作为两个独立的表存储在新数据库中，也可以将它们合并为一个表。每种选择都有其优缺点，我们需要在做出决策时权衡利弊。 #### 简单表的复杂性：以PRODUCT_BUYER表为例 即使是看似简单的表也可能存在复杂问题。以图3 - 2中的PRODUCT_BUYER表为例，它包含买家姓名、买家购买产品的SKU（库存单位）以及买家的大学专业名称三列。买家可能管理多个SKU，并且可能有多个大学专业。这就导致了一些奇怪的情况，比如当为Nancy Meyers分配一个新的SKU（如101300）时，如果只添加一行数据（如(‘Nancy Meyers’, 101300, ‘Art’)），会让人误解她仅以艺术专业管理该产品，而不是信息系统专业。为避免这种情况，我们需要添加两行数据（(‘Nancy Meyers’, 101300, ‘Art’)和(‘Nancy Meyers’, 101300, ‘Info Systems’)）。这种现象背后的原因是表中存在多值依赖问题，后续我们将学习如何解决这类问题。 #### 关系模型术语 在深入了解数据库设计之前，我们需要掌握一些关系模型的重要术语，这些术语是理解数据库设计的基础。以下是关系模型中一些关键术语的总结： | 术语 | 说明 | | ---- | ---- | | 关系（Relation） | 一种特殊的表，满足特定的定义和条件 | | 功能依赖（Functional dependency） | 一个或多个属性的值决定另一个属性的值的关系 | | 决定因素（Determinant） | 在功能依赖中，决定其他属性值的属性或属性组 | | 候选键（Candidate key） | 可以唯一标识关系中每一行的属性或属性组 | | 复合键（Composite key） | 由多个属性组成的键 | | 主键（Primary key） | 从候选键中选择的用于唯一标识每一行的键 | | 代理键（Surrogate key） | 人为创建的用于唯一标识行的键 | | 外键（Foreign key） | 用于建立两个关系之间关联的键 | | 参照完整性约束（Referential integrity constraint） | 确保外键值在另一个关系中有对应主键值的约束 | | 范式（Normal form） | 用于规范关系结构，减少数据冗余和异常的标准 | | 多值依赖（Multivalued dependency） | 一个属性的值依赖于另一个属性的多个值的情况 | #### 关系的定义和特征 关系是一种特殊的表，所有关系都是表，但并非所有表都是关系。Edgar F. Codd在1970年的论文中定义了关系的特征，具体如下： 1. **行存储实体数据**：表的行必须存储关于某个实体的数据。 2. **列存储实体特征数据**：表的列必须存储关于这些实体特征的数据。 3. **列名唯一**：同一关系中没有两列可以具有相同的名称。 4. **列值类型相同**：关系中同一列的所有值必须属于同一类型，这被称为域完整性约束。例如，FirstName列的值必须来自一个特定的名称域。 5. **单元格单值**：关系中的每个单元格只能包含一个值，不允许有多个条目。 6. **列和行的顺序无关**：关系中列和行的顺序不影响数据的含义，不携带额外信息。 7. **行的唯一性**：关系中不允许有两行完全相同。 以下是一个满足这些条件的示例EMPLOYEE表： | EmployeeNumber | FirstName | LastName | Department | EmailAddress | Phone | | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | | 100 | Jerry | Johnson | Accounting | [email protected] | 518 - 834 - 1101 | | 200 | Mary | Abernathy | Finance | [email protected] | 518 - 834 - 210