数据库表的规范化与设计

### 数据库表的规范化与设计 #### 1. 赋值表的自动化与安全性 在数据库操作中，赋值表（ASSIGNMENT）的部分属性值可由应用程序自动生成。例如，`ASSIGN_NUM` 可通过计数器创建，`ASSIGN_DATE` 能是应用程序读取的系统日期，并自动录入到 `ASSIGNMENT` 表中。同时，应用软件可将 `JOB` 表中合适的 `JOB_CHG_HOUR` 值写入 `ASSIGNMENT` 表，实现 `ASSIGN_CHG_HOUR` 值的自动插入。若 `JOB` 表的 `JOB_CHG_HOUR` 值改变，下次插入到 `ASSIGNMENT` 表时会自动反映该变化，这种表结构减少了人工干预。 若系统要求员工录入自己的工作时长，他们可使用磁卡读卡器将 `EMP_NUM` 扫描到 `ASSIGNMENT` 表中，以此确认身份。所以，`ASSIGNMENT` 表的结构为维持一定的安全级别奠定了基础。 #### 2. 代理键的考量 尽管数据库设计满足关键的实体完整性和引用完整性要求，但设计者仍需关注一些问题。复合主键可能随属性数量增加而变得难以使用，创建合适的外键会更困难，编写搜索例程也会更复杂。有时主键属性的描述内容过多而无法使用，因此在 `JOB` 表中添加了 `JOB_CODE` 作为主键。 当主键不合适时，设计者会使用代理键。在实现层面，代理键是系统定义的属性，通常由数据库管理系统（DBMS）创建和管理，一般为数字类型，且每行新记录的值会自动递增。例如，Microsoft Access 使用 `AutoNumber` 数据类型，Microsoft SQL Server 使用标识列，Oracle 使用序列对象。 然而，`JOB_CODE` 作为主键无法防止重复录入，如下表所示： | JOB_CODE | JOB_DESCRIPTION | JOB_CHG_HOUR | | --- | --- | --- | | 511 | Programmer | $35.75 | | 512 | Programmer | $35.75 | 这些数据录入虽未违反实体完整性和引用完整性，但存在重复记录问题。若 `JOB_CODE` 作为代理主键，需通过唯一索引确保 `JOB_DESCRIPTION` 值的唯一性。 其他表（如 `PROJECT`、`ASSIGNMENT` 和 `EMPLOYEE`）也存在类似限制。若用 `EMPLOYEE` 表的 `EMP_NUM` 作为主键，可能会为同一员工创建多条记录。为避免此问题，可对 `EMP_LNAME`、`EMP_FNAME` 和 `EMP_INITIAL` 创建唯一索引，但遇到同名员工时，可能需使用其他（最好是外部定义的）属性作为唯一索引的基础。 数据库设计常需权衡和专业判断，要在设计完整性和灵活性间找到平衡。例如，若想限制员工每天只能有一条 `ASSIGN_HOURS` 记录，可在 `ASSIGNMENT` 表的 `PROJ_NUM`、`EMP_NUM` 和 `ASSIGN_DATE` 上创建唯一索引，但从管理角度看，这可能并不理想，因为员工一天可能在一个项目上工作多次。此时，最佳解决方案或许是添加新的外部定义属性（如存根、凭证或票据编号）来确保唯一性，同时应定期进行数据审计。 #### 3. 更高范式 ##### 3.1 博伊斯 - 科德范式（BCNF） 当表中的每个决定因素都是候选键时，该表处于博伊斯 - 科德范式（BCNF）。若表中只有一个候选键，3NF 和 BCNF 等价。BCNF 可视为 3NF 的特殊情况，多数表达到 3NF 后，使用相关技术可符合 BCNF 要求。 一个表可能处于 3NF 但不满足 BCNF。例如，存在非键属性决定键属性的情况，虽不违反 3NF，但不符合 BCNF 要求，因为 BCNF 要求表中的每个决定因素都是候选键。 假设有如下功能依赖： - `A + B → C, D` - `A + C → B, D` - `C → B` 此结构有两个候选键 `(A + B)` 和 `(A + C)`，无部分依赖和传递依赖，但 `C → B` 使表不满足 BCNF 要求。要将其转换为同时满足 3NF 和 BCNF 的表结构，可先将主键改为 `A + C`，此时表因存在部分依赖 `C → B` 处于 1NF，再按标准分解程序操作。 以下是一个转换示例数据： | STU_ID | STAFF_ID | CLASS_CODE | ENROLL_GRADE | | --- | --- | --- | --- | | 125 | 25 | 21334 | A | | 125 | 20 | 32456 | C | | 135 | 20 | 28458 | B | | 144 | 25 | 27563 | C | | 144 | 20 | 32456 | B | 此数据反映的结构为： - `STU_ID + STAFF_ID → CLASS_CODE, ENROLL_GRADE` - `CLASS_CODE → STAFF_ID` 该结构虽处于 3NF，