數據庫範式

I、關係數據庫設計範式介紹

1.1 第一範式（1NF）無重複的列

 
      所謂第一範式（1NF）是指數據庫表的每一列都是不可分割的基本數據項，同一列中不能有多個值，即實體中的某個屬性不能有多個值或者不能有重複的屬性。如 果出現重複的屬性，就可能須要定義一個新的實體，新的實體由重複的屬性構成，新實體與原實體之間爲一對多關係。在第一範式（1NF）中表的每一行只包含一 個實例的信息。簡而言之，第一範式就是無重複的列。

說明：在任何一個關係數據庫中，第一範式（1NF）是對關係模式的基本要求，不知足第一範式（1NF）的數據庫就不是關係數據庫。 

1.2 第二範式（2NF）屬性徹底依賴於主鍵[消除部分子函數依賴]

 
      第二範式（2NF）是在第一範式（1NF）的基礎上創建起來的，即知足第二範式（2NF）必須先知足第一範式（1NF）。第二範式（2NF）要求數據庫表 中的每一個實例或行必須能夠被唯一地區分。爲實現區分一般須要爲表加上一個列，以存儲各個實例的唯一標識。例如員工信息表中加上了員工編號（emp_id） 列，由於每一個員工的員工編號是唯一的，所以每一個員工能夠被唯一區分。這個唯一屬性列被稱爲主關鍵字或主鍵、主碼。 
        第二範式（2NF）要求實體的屬性徹底依賴於主關鍵字。所謂徹底依賴是指不能存在僅依賴主關鍵字一部分的屬性，若是存在，那麼這個屬性和主關鍵字的這一部 分應該分離出來造成一個新的實體，新實體與原實體之間是一對多的關係。爲實現區分一般須要爲表加上一個列，以存儲各個實例的唯一標識。簡而言之，第二範式 就是屬性徹底依賴於主鍵。 

1.3 第三範式（3NF）屬性不依賴於其它非主屬性[消除傳遞依賴]

            知足第三範式（3NF）必須先知足第二範式（2NF）。簡而言之，第三範式（3NF）要求一個數據庫表中不包含已在其它表中已包含的非主關鍵字信息。例 如，存在一個部門信息表，其中每一個部門有部門編號（dept_id）、部門名稱、部門簡介等信息。那麼在的員工信息表中列出部門編號後就不能再將部門名 稱、部門簡介等與部門有關的信息再加入員工信息表中。若是不存在部門信息表，則根據第三範式（3NF）也應該構建它，不然就會有大量的數據冗餘。簡而言 之，第三範式就是屬性不依賴於其它非主屬性。 

 

II、範式應用實例剖析

        下面以一個學校的學生系統爲例分析說明，這幾個範式的應用。首先第一範式（1NF）：數據庫表中的字段都是單一屬性的，不可再分。這個單一屬性由基本類型 構成，包括整型、實數、字符型、邏輯型、日期型等。在當前的任何關係數據庫管理系統（DBMS）中，傻瓜也不可能作出不符合第一範式的數據庫，由於這些 DBMS不容許你把數據庫表的一列再分紅二列或多列。所以，你想在現有的DBMS中設計出不符合第一範式的數據庫都是不可能的。 
首先咱們肯定一下要設計的內容包括那些。學號、學生姓名、年齡、性別、課程、課程學分、系別、學科成績，系辦地址、系辦電話等信息。爲了簡單咱們暫時只考慮這些字段信息。咱們對於這些信息，說關心的問題有以下幾個方面。 

• 學生有那些基本信息
• 學生選了那些課，成績是什麼
• 每一個課的學分是多少
• 學生屬於那個系，系的基本信息是什麼。

2.1 第二範式（2NF）實例分析

 
      首先咱們考慮，把全部這些信息放到一個表中(學號，學生姓名、年齡、性別、課程、課程學分、系別、學科成績，系辦地址、系辦電話)下面存在以下的依賴關係。 
        （學號）→ (姓名, 年齡，性別，系別，系辦地址、系辦電話) 
         (課程名稱) → (學分) 
        （學號，課程）→ (學科成績)

2.1.1 問題分析

 
      所以不知足第二範式的要求，會產生以下問題 

        數據冗餘： 同一門課程由n個學生選修，"學分"就重複n-1次；同一個學生選修了m門課程，姓名和年齡就重複了m-1次。 

        更新異常： 
             1)若調整了某門課程的學分，數據表中全部行的"學分"值都要更新，不然會出現同一門課程學分不一樣的狀況。 
            2)假設要開設一門新的課程，暫時尚未人選修。這樣，因爲尚未"學號"關鍵字，課程名稱和學分也沒法記錄入數據庫。 

       刪除異常 ： 假設一批學生已經完成課程的選修，這些選修記錄就應該從數據庫表中刪除。可是，與此同時，課程名稱和學分信息也被刪除了。很顯然，這也會致使插入異常。

2.1.2 解決方案

 
      把選課關係表SelectCourse改成以下三個表：

• 學生：Student(學號，姓名, 年齡，性別，系別，系辦地址、系辦電話)；
• 課程：Course(課程名稱, 學分)；
• 選課關係：SelectCourse(學號, 課程名稱, 成績)。

2.2 第三範式（3NF）實例分析

        接着看上面的學生表Student(學號，姓名, 年齡，性別，系別，系辦地址、系辦電話)，關鍵字爲單一關鍵字"學號"，由於存在以下決定關係： 

       （學號）→ (姓名, 年齡，性別，系別，系辦地址、系辦電話) 
        可是還存在下面的決定關係 
       (學號) → (所在學院)→(學院地點, 學院電話) 
        即存在非關鍵字段"學院地點"、"學院電話"對關鍵字段"學號"的傳遞函數依賴。 
        它也會存在數據冗餘、更新異常、插入異常和刪除異常的狀況。 (數據的更新，刪除異常這裏就不分析了，能夠參照2.1.1進行分析)

        根據第三範式把學生關係表分爲以下兩個表就能夠滿足第三範式了： 

        學生：(學號, 姓名, 年齡, 性別，系別)； 
        系別：(系別, 系辦地址、系辦電話)。 

總結

       上面的數據庫表就是符合I,II,III範式的，消除了數據冗餘、更新異常、插入異常和刪除異常。