DBMS 中的无损分解

在数据库管理系统中，无损分解是一种将一个关系模式分解成多个关系模式的过程，目的是消除冗余数据、增加数据的可管理性和查询效率。在进行无损分解时，需要保证原有关系的所有函数依赖性质得以保留。

函数依赖性

在关系模式中，如果一个属性或属性组的取值可以唯一确定其他属性或属性组的取值，那么我们称这种关系为函数依赖关系。例如，如果在一个学生表中，学生的学号和姓名构成了一个属性组，并且学号唯一确定姓名，那么我们可以说“学生表中的姓名依赖于学号”。

在无损分解中，我们需要保证分解后的数据库中仍然存在与原有数据库中相同的函数依赖关系。

无损分解的方法

无损分解算法有多种，其中较为常见的包括以下几种：

垂直分解

垂直分解的思想是将原始关系模式中的属性分解成多个集合，每个集合包含不同的属性子集。垂直分解的优点是可以消除数据的冗余性，从而提高查询效率。但是，由于每个集合都包含了原始关系模式的子集，因此该算法可能无法避免数据的重复。

水平分解

水平分解的思想是将原始关系模式中的元组分解成多个关系模式，每个关系模式包含不同的元组。与垂直分解不同，水平分解可以消除数据重复，从而提高查询效率和数据管理性能。

分解图法

分解图法是一种较为复杂的无损分解算法，它可以通过一张有向图来描述数据的函数依赖关系。在该图中，每个节点表示一个关系模式，每个有向边表示一个函数依赖关系。分解图法的优点是可以自动化地生成无损分解结果，减少人工干预，提高数据分解的准确性和一致性。

无损分解的实现

无损分解可以通过数据库管理系统中的操作实现，例如SQL语句中的CREATE TABLE、ALTER TABLE和DROP TABLE命令等。以下是使用SQL语句进行无损分解的示例：

-- 创建原始关系模式
CREATE TABLE student (sid INT PRIMARY KEY, sname VARCHAR(50), age INT);

-- 进行水平分解
CREATE TABLE student_info (sid INT PRIMARY KEY, sname VARCHAR(50));
CREATE TABLE student_age (sid INT PRIMARY KEY, age INT);

-- 进行垂直分解
CREATE TABLE sid_sname (sid INT PRIMARY KEY, sname VARCHAR(50));
CREATE TABLE sid_age (sid INT PRIMARY KEY, age INT);

-- 进行分解图法分解
CREATE TABLE student1 (sid INT PRIMARY KEY, sname VARCHAR(50));
CREATE TABLE student2 (sid INT PRIMARY KEY, age INT);

-- 修改student1和student2的属性，保留原有的函数依赖关系
ALTER TABLE student1 ADD COLUMN age INT;
ALTER TABLE student1 DROP COLUMN sname;
ALTER TABLE student2 DROP COLUMN sid;

结论

无损分解是一种消除数据冗余性、提高数据管理性能和查询效率的算法。实际应用中，根据不同的需求和数据特点，可以选择不同的无损分解算法进行实现。在实施无损分解时，需要注意保留原有关系模式的所有函数依赖关系，从而保证数据完整性和一致性。