一、一个关系模式的码的求解方法
求候选码的简单方法方法:
(1)如果有属性不在函数依赖集中出现,那么它必须包含在候选码中;
(2)如果有属性不在函数依赖集中任何函数依赖的右边出现,那么它必须包含在候选码中;
(3)如果有属性只在函数依赖集的左边出现,则该属性一定包含在候选码中。
(4)如果有属性或属性组能唯一标识元组,则它就是候选码;
之后对于根据上述方法剔除和加入的key进行组合判断,即将已经选出来的key和其余剩下的属性进行一一组合,然后判断即可
例题:
(1)R<U,F>,U=(A,B,C,D,E,G),F={AB-->C,CD-->E,E-->A.A-->G},求候选码?
因G只在右边出现,所以G一定不属于候选码;
而B,D只在左边出现,所以B,D一定属于候选码;
BD的闭包还是BD,则对BD进行组合,除了G以外,BD可以跟A,C,E进行组合
先看ABD ABD本身自包ABD,而AB-->C,CD-->E,A-->G,所以ABD的闭包为ABDCEG=U
再看BDC CD-->E,E-->A,A-->G,BDC本身自包,所以BDC的闭包为BDCEAG=U
最后看BDE E-->A,A-->G,AB-->C,BDE本身自包,所以BDE的闭包为BDEAGC=U
因为(ABD)、(BCD)、(BDE)的闭包都是ABCDEG所以本问题的候选码有3个分别是ABC、BCD和BDE
二、转换为2nf的方法
这个一般画图就能解决,只要把非主属性对key的部分依赖的部分隔离为一个新的关系就好了。
三、转换为3nf的方法(这里直接写保持依赖and无损分解的转换方法)
1.求解最小依赖集(对每一个依赖关系逐一去掉,判断去掉这个依赖是否对整个依赖集有影响),直接上题
例1:关系模式R<U,F>,其中U={C,T,H,R,S,G},
F={CS→G,C→T,TH→R,HR→C,HS→R},将其分解成3NF并保持函数依赖。
解:根据算法进行求解
(一)计算F的最小函数依赖集
① 利用分解规则,将所有的函数依赖变成右边都是单个属性的函数依赖。由于F的所有函数依赖的右边都是单个属性,故不用分解。
② 去掉F中多余的函数依赖
A.设CS→G为冗余的函数依赖,则去掉CS→G,得:
F1={C→T,TH→R,HR→C,HS→R}
计算(CS)F1+:
设X(0)=CS
计算X(1):扫描F1中各个函数依赖,找到左部为CS或CS子集的函数依赖,找到一个C→T函数依赖。故有X(1)=X(0)∪T=CST。
计算X(2):扫描F1中的各个函数依赖,找到左部为CST或CST子集的函数依赖,没有找到任何函数依赖。故有X(2)=X(1)。算法终止。
(CS)F1+= CST不包含G,故CS→G不是冗余的函数依赖,不能从F1中去掉。
B.设C→T为冗余的函数依赖,则去掉C→T,得:
F2={CS→G,TH→R,HR→C,HS→R}
计算(C)F2+:
设X(0)=C
计算X(1):扫描F2中的各个函数依赖,没有找到左部为C的函数依赖。故有X(1)=X(0)。算法终止。故C→T不是冗余的函数依赖,不能从F2中去掉。
C.设TH→R为冗余的函数依赖,则去掉TH→R,得:
F3={CS→G,C→T,HR→C,HS→R}
计算(TH)F3+:
设X(0)=TH
计算X(1):扫描F3中的各个函数依赖,没有找到左部为TH或TH子集的函数依赖。故有X(1)=X(0)。算法终止。故TH→R不是冗余的函数依赖,不能从F3中去掉。
D.设HR→C为冗余的函数依赖,则去掉HR→C,得:
F4={CS→G,C→T,TH→R,HS→R}
计算(HR)F4+:
设X(0)=HR
计算X(1):扫描F4中的各个函数依赖,没有找到左部为HR或HR子集的函数依赖。故有X(1)=X(0)。算法终止。故HR→C不是冗余的函数依赖,不能从F4中去掉。
E.设HS→R为冗余的函数依赖,则去掉HS→R,得:
F5={CS→G,C→T,TH→R,HR→C}
计算(HS)F5+:
设X(0)=HS
计算X(1):扫描F5中的各个函数依赖,没有找到左部为HS或HS子集的函数依赖。故有X(1)=X(0)。算法终止。故HS→R不是冗余的函数依赖,不能从F5中去掉。即:F5={CS→G,C→T,TH→R,HR→C,HS→R}
③ 去掉F5中各函数依赖左边多余的属性(只检查左部不是单个属性的函数依赖),没有发现左边有多余属性的函数依赖。
故最小函数依赖集为:F={CS→G,C→T,TH→R,HR→C,HS→R}
2.对于最小依赖集里的依赖,若存在两侧均未出现的属性,则将这些属性划分为一个集合
3.如果要求连接成无损,则直接再添加一个候选码
已知R(ABCDE), F={A ->D,E->D,D->B,BC->D,DC->A}求保持函数依赖的3NF分解,和具有无损连接性及保持函数依赖的3NF分解
第一步:保函依赖分解题,先求最小依赖集。先求出R的最小依赖集,可得F={A ->D,E->D,D->B,BC->D,DC->A}
第二步:依赖两侧未出现,分成子集放一边,剩余依赖变子集。首先可以发现没有不出现在两侧的元素,然后我们将各依赖分别划分为子集得{AD} {ED} {DB} {BCD} {DCA},即为所求保持函数依赖的3NF分解
第三步:若要连接成无损,再添候选做子集。找到R的一个候选码,所谓候选码即能决定整个关系的,我们通过找未出现在依赖右边的和两侧均为出现的元素即可求得,可以发现C E未出现在右边,因此候选码为{CE}。故所求具有无损连接性及保持函数依赖的3NF分解为{AD} {ED} {DB} {BCD} {DCA} {CE}
三、转BCNF
将关系模式R<U,F>分解为一个BCNF的基本步骤是
1).求出候选关键字,检查R中关系模式是否符合BCNF,若都符合输出即可
2).查看每个关系模式左部是否含有候选关键字,若R中有关系模式S不符合BCNF,则必有X->A属于F+,且X不是S的候选关键字。因为XA不包含S的全部属性,把S分为{S1,S2},其中S1=XA,S2=(S-A)X,分别计算其最小函数依赖集,并将{S1,S2}代替S代入第一步中。
四、综合例题
例2.关系模式R<U,F>,有U={A,B,C,D,E,F,G},F={B->G,CE->B,C->A,CE->G,B->D,C->D},
(1)将关系模式分解为3NF且保持函数依赖
(2)将关系模式分解为BCNF
将关系模式分解为3NF且保持函数依赖:
假设B->G冗余,则(B)+=BD,没有G故不冗余。
假设CE->B冗余,则(CE)+=CEGDA,没有B故不冗余。
假设C->A冗余,则(C)+=CD,故不冗余。
一次可以得到最小函数依赖集Fm={B->G,CE->B,C->A,B->D,C->D}。
之后将左部相同的组合并成一个组有:(BDG),(CEB),(CAD).
所以将关系模式分解为3NF且保持函数依赖的结果为:(BDG),(CEB),(CAD).
将关系模式分解为BCNF:
首先求出关系模式的候选关键字(CE)
因为Fm={B->G,CE->B,C->A,B->D,C->D}。
开始找左部不包含CE的关系模式,第一个为B->G,
将其分为R1={(BG),{B->G}}与R2={(ABCDE),{CE->B,C->A,B->D,C->D}}。注意G不能出现在R2中,要根据与G相关的关系模式进行替代。
求R1与R2的最小函数依赖集,步骤均是按照上述算法严格进行的。
R1,R2最小函数依赖集是其本身。
然后再进行分解,R1符合BCNF,继续分解R2:
B->D,左部不含码,于是分解为R2={(BD),{B->D}},R3={(ABCE),{CE->B,C->A}}。
R2,R3的最小函数依赖集均是其本身。
于是BCNF分解的最后结果为{(BG),(BD),(ABCE)}。
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