数据库设计/ER建模
为实体关系 (ER) 模型开发的一个重要理论涉及函数依赖 (FD) 的概念。 学习这个理论的目的是为了提高你对数据之间关系的理解，并获得足够的正式性来帮助实际数据库设计。
与约束一样，FD 来自应用领域的语义。本质上， 函数依赖描述了各个属性是如何相关的。FD 是关系中属性之间的一种约束，有助于构建良好的关系模式设计。在本章中，我们将探讨
- 函数依赖的基本理论和定义
- 用于改进模式设计的方法，也称为规范化
通常，良好的关系数据库设计必须捕获所有必要的属性和关联。设计应该以最少的信息存储量和没有冗余数据来做到这一点。
在数据库设计中，冗余通常是不希望的，因为它会导致更新后维护一致性方面的问题。但是，冗余有时会导致性能提高；例如，当冗余可以代替连接来连接数据时。连接用于根据两个相关表获取信息。
考虑图 10.1： 客户 1313131 显示了两次，一次是账户号 A-101，一次是账户 A-102。在这种情况下，客户号并不冗余，尽管表中存在删除异常。拥有单独的客户表可以解决这个问题。但是，如果分支地址发生变化，则需要在多个地方更新它。如果客户号保留在表中，那么就不需要分支表，也不需要连接，从而提高了性能。
图 10.1. 使用银行账户和分支的冗余示例。
当你在表中插入不一致的信息时，就会发生插入异常。当我们插入新记录时，例如图 10.2 中的账户号 A-306，我们需要检查分支数据是否与现有行一致。
图 10.2. 插入异常示例。
如果分支地址发生变化，例如图 10.3 中的 Round Hill 分支，我们需要更新所有引用该分支的行。错误地更改现有信息称为更新异常。
图 10.3. 更新异常示例。
当删除可能包含不应删除的属性的记录时，就会发生删除异常。例如，如果我们删除有关某个分支的最后一个帐户的信息，例如图 10.4 中 Downtown 分支的帐户 A-101，所有分支信息都会消失。
图 10.4. 删除异常示例。
删除 A-101 行的问题是我们不知道 Downtown 分支位于何处，我们丢失了关于客户 1313131 的所有信息。为了避免这类更新或删除问题，我们需要将原始表分解成几个较小的表，其中每个表与其他表的重叠最小。
每个银行帐户表必须包含有关一个实体的信息，例如图 10.5 中显示的 分支或客户。
图 10.5. A. Watt 所示的每个银行帐户表都包含一个实体。
遵循此做法将确保在添加或更新分支信息时，只会影响一条记录。因此，当添加或删除客户信息时，分支信息不会被意外修改或记录错误。
图 10.6 显示了一个员工项目表的示例。从该表中，我们可以假设
- EmpID 和 ProjectID 是一个组合主键。
- 项目 ID 决定预算（即，项目 P1 的预算为 32 小时）。
图 10.6. A. Watt 所示的员工项目表示例。
接下来，让我们看看在以下步骤中，该表可能会发生的一些可能的异常。
- 操作：添加行 {S85,35,P1,9}
- 问题：有两个元组的预算冲突
- 操作：删除元组 {S79, 27, P3, 1}
- 问题：步骤 #3 删除了项目 P3 的预算
- 操作：将元组 {S75, 32, P1, 7} 更新为 {S75, 35, P1, 7}
- 问题：步骤 #5 为项目 P1 的预算创建了两个元组，其值不同
- 解决方案：为项目和员工分别创建一个单独的表，如图 10.7 所示。
图 10.7. 解决方案：A. Watt 所示的为项目和员工分别创建单独的表。
创建没有异常的表的最佳方法是确保表已规范化，这是通过理解函数依赖来实现的。FD 确保表中的所有属性都属于该表。换句话说，它将消除冗余和异常。
图 10.8. A. Watt 所示的分离项目和员工表及其数据。
通过使用单独的项目和员工表来保持数据分离
- 如果预算发生变化，不会产生任何异常。
- 没有分配员工的项目不需要虚拟值。
- 如果删除员工的贡献，不会丢失任何重要数据。
- 如果添加员工的贡献，不会产生任何异常。
- 删除异常
- 当删除可能包含不应删除的属性的记录时，就会发生
- 函数依赖 (FD)
- 描述了各个属性是如何相关的
- 插入异常
- 当你在表中插入不一致的信息时，就会发生
- 连接
- 用于根据两个相关表获取信息
- 更新异常
- 错误地更改现有信息
- 将图 10.9 规范化。 图 10.9. 第 1 题的表格，由 A. Watt 提供。
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- 数据冗余可能导致哪些三种数据异常？ 如何消除这些异常？
另请参阅 附录 B：ERD 示例练习
数据库设计（包括图像，除非另有说明）的这一章是 Nguyen Kim Anh 编写的关系设计理论的衍生作品，根据知识共享署名许可 3.0 许可发布
以下材料由 Adrienne Watt 撰写
- 示例：员工项目表和异常
- 如何避免异常
- 关键词
- 练习