数据库设计理论：构造优化模式与规范化处理

第8章数据库设计理论是电子科技大学计算机科学与工程学院（现网络空间安全学院）的《数据库原理及应用》课程中的核心内容，主要讲解如何有效地设计和管理数据库，解决实际应用中的数据存储、访问和控制问题。本章由多位教师如郑莉华、魏祖宽、孙明、牛新征和胡旺存授课，胡旺老师在讲解中着重阐述了数据存取的问题以及如何组织数据，包括数据模型、规范化理论和设计方法。 章节内容首先介绍了数据模型，包括关系数据模型，它是数据库设计的基础，通过五元组（关系名R、属性集U、属性域D、属性值域DOM和函数依赖F）来定义关系模式。接着，通过医生与患者就诊关系模式R的实际例子，展示了关系模式的简化三元组表示，并解释了关系模式R（Dname，Dlevel，Dsal，Pname，Fsum）中的语义，强调了主键的选择以及医生职称、工资与就诊费用之间的逻辑关联。 然而，这个例子也揭示了关系模式设计中的问题，如数据冗余导致存储空间浪费和异常情况，包括更新、删除和插入异常。这些异常可能源于模式设计不当，如R模式中存在的多对多关系没有正确分解，使得医生和职称、工资之间的信息冗余。为了解决这些问题，课程介绍了规范化理论，通过分解关系模式（如将医生信息拆分为R1和R2两个关系），以消除冗余和异常现象。 在本章中，学生将学习如何根据业务需求和数据依赖来构造合适的数据库模式，确定适当的关系数量和属性组合，以及如何利用数据定义和操作语言（如SQL）进行数据操作。此外，安全性控制和并发性控制也是重要的部分，涉及权限管理和并发访问时的数据一致性保障。数据库恢复技术则涵盖在应对系统故障时如何确保数据完整性和可用性。最后，课程还探讨了数据仓库和数据挖掘的概念，如何从海量数据中提取有价值的信息。 通过学习这一章，学生不仅可以掌握数据库设计的基本原则，还能提升实际应用数据库处理复杂数据的能力，为后续的数据库管理和数据分析打下坚实基础。