多值依赖与第四范式

引言

规范化是数据管理的一个基本概念，用于高效、有效地组织关系数据库中的信息，以减少信息冗余。这主要包括对数据库中的数据属性进行结构化和优化，以消除数据冗余并增强简单有序的存储。第四范式 (4NF) 是规范化级别之一，它有助于处理与多值依赖相关的更特定类型的冗余。

理解多值依赖 (MVD)

另一方面，多值依赖也是一种数据库约束，但比函数依赖更复杂。在关系数据库环境中，多值依赖定义为一个或多个属性决定同一表中的其他属性，但与表中的其他属性有关。这意味着对于一个属性的某个特定实例，另一个属性可能存在一些相互独立的不同值。

数据库中多值依赖的示例

考虑一个表示书店库存的表

这两者都是“书”和“作者”之间以及“书”和“流派”之间多值依赖的示例。与作者和流派不同，多个通用绝对条目可能对应于一本书名相同的书。

MVD 与函数依赖的区别

这意味着函数依赖只涉及一种映射，其中一个属性决定另一个属性。例如，在员工表中，每个 EmployeeID 值可能只对应一个 EmployeeName 值。而多值依赖可以存在两个以上的相互独立的关系。如前所述，MVD 会导致冗余，因此理解这种区别非常重要。

识别多值依赖

数据库模式中的多值依赖是在识别一个或多个属性时进行检查和确定的，其中一个属性依赖于其他属性的一个或多个值。

多值依赖的规则和条件

表中的多值依赖用符号 X →→ Y 表示，表示如果两行在 X 列的值相同，则它们的 Y 值与 Z 值（Z 是表中的任何属性集）无关。

检测数据库模式中 MVD 的技术

数据分析：探索属性的关联性，调查某些属性变化而其他属性保持稳定的可能性。

模式审查：根据表的属性，确定表中存在多值依赖的可能性。

依赖图：后续分析的利用图有助于确定依赖关系和最有价值的依赖关系（Most Valuable Dependencies）。

第四范式 (4NF)

第四范式 (4NF) 是第四个规范化级别，目的是消除多值依赖及其带来的冗余。如果一个表符合 Boyce Codd 范式 (BCNF) 并且没有非平凡的多值依赖，则称该表为 4NF。

第三范式 (3NF) 与第四范式 (4NF) 的区别

• 3NF：每个符合第三范式的表也符合第二范式，并且表中的所有属性都由主键属性完全确定。
• 4NF：它根据参考框架定义，并存储在计算机数据库中，例如关系数据库的表中，该表符合 3NF（更准确地说是 BCNF），并且不包含非平凡的多值依赖。

实现第四范式

实现 4NF 的过程可以防止具有 MVD 的表包含需要分解成其他较小表中的冗余详细信息。

将数据库规范化到 4NF 的步骤

识别多值依赖：识别所考虑模式的当前 MVD 状态。

分解表：通过创建新表来将 MVD 保存在不同的表中，并确保每个 MVD 不受其他表的影响。

重组数据：执行最后一次模式修改，以避免数据库中的任何数据重复。

4NF 示例

考虑一个表

多个值依赖于此表：这意味着 NameForArtist 和 Genre 是与公共参数 AlbumID 相关的两个独立概念。

分解为 4NF

在分解时，我们可以移除多值依赖，从而实现 4NF。它们有助于减少信息冗余，并将信息逻辑地组织在一个结构中。