第八正规化.ppt
黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-1,第八章 正規化,好的關聯綱目特性 意義明確 資料不重複儲存 屬性值很少有空值 關聯的JOIN不會產生虛假序列值 函數相依 基本正規化 第一正規式 第二正規式 第三正規式 進階正規式 Boyce-Codd正規式 第四正規式 第五正規式,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-2,好的關聯綱目特性,意義明確 記載迷你世界裡的同一類實體或關係 以下的關聯包括現實世界裡的交易和會員實體，所以意義不明確,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-3,好的關聯綱目特性（Cont.),資料不重複儲存 空間浪費 更新異常 以下關聯（OrderProduct)裡任賢齊專輯三的資料重複儲存,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-4,好的關聯綱目特性（Cont.),有三種更新異常 新增異常 INSERT INTO TransactionMember(tNo, mId, name) VALUES (93000, c0927777, Chen) ; 刪除異常 DELETE TransactionMember WHERE tNo = 90111; 修改異常 UPDATE TransactionMember SET name = Huang WHERE tNo = 92333;,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-5,練習8-1,考慮圖8-2(b)的OrderProduct範例關聯，請問刪除哪一筆記錄後會造成刪除異常？ Ans: 除了第3筆和第8筆記錄外 ，刪除其他記錄都會造成該商品資訊消失，而形成刪除異常。,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-6,好的關聯綱目特性（Cont.),屬性值很少有空值 一個設計不良的綱目可能會造成有些屬性有許多空值 缺點 浪費空間 彙總函數應用在有空值的屬性時，其意義不明確 空值的含義不唯一,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-7,好的關聯綱目特性（Cont.),關聯的JOIN不會產生虛假序列值 以上三種問題都是因為一個關聯綱目包含過多的屬性 若將一個關聯綱目分解成數個，分解的方式要注意,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-8,上例產生了兩筆虛假序列值（以綠色底色顯示） 無損JOIN的分解（Lossless join decomposition）：切割之後的兩個關聯，其共同屬性必須是其中一個關聯的關聯鍵 以上的分解（Product2和Record2關聯）不滿足無損JOIN的分解，因為共同屬性catalog在兩個關聯裡都不是關聯鍵,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-9,函數相依,定義：兩個（群）屬性間存在的一種類似函數（function）裡定義域（domain）和對應域（co-domain）的關係 mIdname, birthday 每個mId剛好有一組name, birthday 不會有一個mId有兩組或以上的name, birthday 請注意name mId不成立 因為可能有同名同姓的會員 對於函數相依XY， 我們稱 X決定Y 或Y 函數相依於X,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-10,函數相依（Cont.),根據定義，一個關聯的任何關聯鍵皆可決定其所有屬性 屬性和屬性間的函數相依是一種語意的關係，必須由人工仔細推敲來訂定 但有些函數相依仍然可以有規則可以推論而得,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-11,函數相依（Cont.),IR1：X Y XY IR2：XY XZYZ IR3：XY , YZ XZ,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-12,函數相依（Cont.),一個屬性集合的泛封閉集合：給定一些函數相依，我們可以推導出這些屬性可以決定的所有屬性，稱為泛封閉集合 圖8-7(a) tNo+ = tNo, transmId, method, transTime, pId, name, birthday transMid+ = transMid, pId, name, birthday 圖8-7(b) pNo+ = pNo, pName, unitPrice, catalog mId, cartTime, pNo+ = mId, cartTime, pNo, amount, pName, unitPrice, catalog,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-13,練習8-2,由圖8-7(b)的函數相依，計算mId, pNo+ Ans: pNo+ = pNo, pName, unitPrice, catalog mId, pNo+ = mId, pNo, pName, unitPrice, catalog,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-14,正規化,定義：將關聯綱目轉化成正規式的過程 基本正規式 第一正規式 第二正規式 第三正規式 高等正規式 BCNF 第四正規式 第五正規式,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-15,第一正規式,R滿足第一正規式(1NF)如果 R的每個屬性都是簡單且單值 每個合法的關聯綱目都滿足第一正規式 如何分解多值屬性 處理方式一： 維持同樣的屬性，但關聯主鍵要加上該多值屬性。 處理方式二： 產生另一個關聯，此關聯包括原主鍵和該多值屬性,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-16,多值屬性處理方式一,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-17,多值屬性處理方式二,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-18,練習8-3,考慮圖8-8(a)的Transaction_Product，請用第二種方式將其變成1NF Ans:,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-19,第二正規式,第二正規式（簡稱2NF）是根據完全函數相依的概念 一個函數相依XY，如果我們可以從X裡找出部分元素X，使得XY仍然成立，則稱XY為一個部分函數相依 否則稱XY為完全函數相依 下圖OrderProduct關聯裡 mId, cartTime, pNopName是一個部分函數相依 因為pNopName mId, cartTime, pNoamount是一個完全函數相依,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-20,第二正規式（Cont.）,一個關聯綱目R滿足第二正規式(2NF)如果 對於R的每一個關聯鍵K，所有非K的屬性都完全函數相依於K 下圖的OrderProduct關聯綱目不滿足2NF，因為pName部分函數相依於主鍵 Because pNo pName,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-21,第二正規式（Cont.）,可以分解如下，以滿足2NF,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-22,第二正規式（Cont.）,假設圖8-10(b)的TransactionMember 關聯有一個次要鍵（transMid, seq） name部分函數相依於transMid, seq ，因此不滿足2NF 可分解如下，以滿足2NF,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-23,練習8-4,考慮圖8-8(b)的Transaction_Product關聯綱目，請問其是否滿足2NF? Ans 因為tNo,product transMid, method, transTime , 且tNo transMid, method, transTime 所以, transMid, method, transTime為部份函數相依於tNo, product,並不符合第二正規化,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-24,第三正規式,第三正規式（簡稱3NF）是根據遞移函數相依的概念 對於一個函數相依XY，如果存在著另外兩個函數相依：XZ和ZY，且Z不為超級鍵，則稱XY為遞移函數相依 下圖TransactionMember關聯 tNoname是一個遞移函數相依 因為tNotransMid且 transMid name,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-25,第三正規式（Cont.),一個關聯綱目R滿足3NF，如果 R滿足2NF。 對於每一個關聯鍵K，R的每一個非鍵屬性都不可遞移函數相依於K TransactionMember不滿足3NF tNoname是一個遞移函數相依，而tNo為主鍵,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-26,第三正規式（Cont.),可分解如下：,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-27,練習8-5,考慮下圖Member關聯的函數相依，有人說此關聯不滿足3NF，因為mIdname是遞移函數相依，可以由mIdpId和pIdname推導而得。你認為呢？ Ans: 如上圖函數相依所示, 雖然mIdpId且pIdname , 但是考慮遞移函數相依的定義：若存在XZ和ZY，且Z不為超級鍵，則稱XY為遞移函數相依。因為pId是屬於Member的身分證字號,已是唯一的資料，也就是超級鍵。所以mIdname並不是遞移函數相依。因此Member關聯滿足3NF,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-28,Boyce-Codd正規式,一個關聯綱目R滿足BCNF，如果 對於R的每一個函數相依AB，A都是超級鍵 滿足BCNF的關聯綱目必然也滿足2NF和3NF 若R不滿足2NF，則對於一個關聯鍵X來說，存在著部分函數相依XY ，也就是XY ，XX 。所以Y可由非超級鍵X所決定 若R不滿足3NF，則存在著非鍵屬性Y是遞移函數相依於關聯鍵X。也就是有XZ和ZY，且Z不是超級鍵。所以Y可由非超級鍵X所決定,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-29,Boyce-Codd正規式（Cont.),有些關聯綱目滿足3NF但卻不滿足BCNF,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-30,Boyce-Codd正規式（Cont.),Transaction1,Transaction2,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-31,Boyce-Codd正規式（Cont.),上頁Transaction關聯滿足3NF（但不滿足BCNF) 上頁Transaction1和Transaction2滿足BCNF 何者較好？ 考慮所有函數相依 （tNo, pNo）amount （tNo, pNo）salePrice （tNo, pNo）invNo invNotNo （invNo, pNo）amount （invNo, pNo）salePrice,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-32,Boyce-Codd正規式（Cont.),只有Transaction關聯時，設定主鍵可決定 （tNo, pNo）amount （tNo, pNo）salePrice （tNo, pNo）invNo 分解成Transaction1和Transaction2關聯時，設定主鍵可決定 （invNo, pNo）amount （invNo, pNo）salePrice invNotNo 當分解成Transaction1和Transaction2關聯時，若仍想維持函數相依 （tNo, pNo）amount ，則需做跨關聯的檢查 保留函數相依的分解 :關聯綱目分解後各函數相依仍可藉由檢查單一關聯來確定 BCNF常無法保留所有函數相依,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-33,練習8-6,有人可能認為8-12(b)的關聯綱目沒有比較省空間，請修改圖8-12範例關聯裡的記錄，使得空間的節省會較多 Ans:,3NF,BCNF,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-34,第四正規式,第四正規式（簡稱4NF）是源於多值相依的概念 多值相依XY：給定一個X的屬性值，便有一組Y的屬性值 pNoauthor pNotransaction,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-35,第四正規式（Cont.),在ProductAuthor關聯裡的多值相依pNoauthor和ProductTransaction關聯裡的多值相依pNotransaction稱為微不足道的多值相依 一個關聯綱目R滿足4NF，如果 每一個R的非微不足道的多值相依其左方都是超級鍵 滿足4NF也必定滿足BCNF,ProductAuthor,ProductTransaction,黃三益2007 資料庫的核心理論與實務第三版,8-36,第五正規式,一個關聯綱目R滿足5 NF： R無法再被分解成數個關聯R1, R2, , Rk，使得R1*R2* *Rk=R，或 R可以被分解成數個關聯R1, R2, , Rk，使得R1*R2* *Rk=R，但是每一個Ri, 1ik，都是R的超級鍵。 5NF限制條件的發現和檢查不易，也因此在實作上通常不予考慮,
