數據庫的範式，第1、2、3、4、五範式、BC範式

數據庫的規範化（上一篇博客有寫到）的程度不一樣，便有了這麼多種範式。數據庫範式是數據庫設計必不可少的知識，沒有對範式的理解，就沒法設計出高效率、優雅的數據庫，甚至設計出錯誤誤的數據庫。課本中的定義比較抽象，不太直觀，也不易理解，記是確定記不住的。

關係數據庫

經常使用範式

關係數據庫知道了，再來理解範式。範式是關係數據庫關係模式規範化的標準，從規範化的寬鬆到嚴格，分爲不一樣的範式，一般使用的有第一範式。第二範式、第三範式及BC範式。範式是創建在函數依賴基礎上的。

函數依賴

若是一個表中某一個字段Y的值是由另一個字段或一組字段X的值來肯定的，就稱爲Y函數依賴於X。

 

函數依賴

定義

設X,Y是關係R的兩個屬性集合，當任什麼時候刻R中的任意兩個元組中的X屬性值相同時，則它們的Y屬性值也相同，則稱X函數決定Y，或Y函數依賴於X。

3.平凡函數依賴

當關系中屬性集合Y是屬性集合X的子集時(Y⊆X)，存在函數依賴X→Y，即一組屬性函數決定它的全部子集，這種函數依賴稱爲平凡函數依賴。

4.非平凡函數依賴

當關系中屬性集合Y不是屬性集合X的子集時，存在函數依賴X→Y，則稱這種函數依賴爲非平凡函數依賴。

5.徹底函數依賴

設X,Y是關係R的兩個屬性集合，X’是X的真子集，存在X→Y，但對每個X’都有X’!→Y，則稱Y徹底函數依賴於X。

6.部分函數依賴

設X,Y是關係R的兩個屬性集合，存在X→Y，若X’是X的真子集，存在X’→Y，則稱Y部分函數依賴於X。

7.傳遞函數依賴

設X,Y,Z是關係R中互不相同的屬性集合，存在X→Y(Y !→X),Y→Z，則稱Z傳遞函數依賴於X。

屬性關係

屬性之間有三種關係，但並非每一種關係都存在函數依賴。設R(U)是屬性集U上的關係模式，X、Y是U的子集：

● 若是X和Y之間是1：1關係（一對一關係），如學校和校長之間就是1:1關係，則存在函數依賴X → Y和Y →X。

● 若是X和Y之間是1：n關係（一對多關係），如年齡和姓名之間就是1:n關係，則存在函數依賴Y → X。

●若是X和Y之間是m：n關係（多對多關係），如學生和課程之間就是m:n關係，則X和Y之間不存在函數依賴。

案例分析

編輯

例: Student(Sno, Sname, Ssex, Sage, Sdept)

假設不容許重名，則有:

Sno → Ssex， Sno → Sage , Sno → Sdept，

Sno ←→ Sname, Sname → Ssex， Sname → Sage

Sname → Sdept

但Ssex －\→ Sage

若 X → Y，而且 Y → X, 則記爲 X ←→ Y。

若 Y 不函數依賴於 X, 則記爲 X －\→ Y。

在關係模式R(U)中，對於U的子集X和Y，

1.若是 X → Y，但 Y 不爲 X 的子集，則稱 X → Y 是非平凡的函數依賴

例：在關係SC(Sno, Cno, Grade)中，

非平凡函數依賴： (Sno, Cno) → Grade。

2.若 X → Y，但 Y 爲 X 的子集, 則稱 X → Y 是平凡的函數依賴

平凡函數依賴： (Sno, Cno) → Sno ，(Sno, Cno) → Cno。

 

3.若 x → y 而且，存在 x 的真子集 x1，使得 x1 → y, 則 y 部分依賴於 x。

例：學生表（學號，姓名，性別，班級，年齡）關係中，

部分函數依賴：（學號，姓名）→ 性別，學號 → 性別，因此（學號，姓名）→ 性別 是部分函數依賴。

4.若 x → y 而且，對於 x 的任何一個真子集 x1，都不存在 x1 → y 則稱y徹底依賴於x。

例：成績表（學號，課程號，成績）關係中，

徹底函數依賴：（學號，課程號）→ 成績，學號 －\→ 成績，課程號 －\→ 成績，因此（學號，課程號）→ 成績 是徹底函數依賴。

5.若x → y而且y → z，而y －\→ x，則有x → z，稱這種函數依賴爲傳遞函數依賴。

例：關係S1（學號，系名，系主任），

學號 → 系名，系名 → 系主任，而且系名 －\→ 學號，系主任 －\→ 系名，因此學號 → 系主任爲傳遞函數依賴。

具體的函數依賴應該是經過理解數據項和該企業的內部規則來決定的（不一樣企業間有差別），根據表的內容得出的函數依賴多是不正確的。

範式間的關係

關係數據庫有六種，1、2、3、4、五和BC。知足最低要求的範式是第一範式。在第一範式的基礎上進一步知足更多要求的稱爲第二範式，其他範式以此類推。通常狀況的數據庫只需知足第三範式便可。

1NF

若是關係模式R是第一範式的模式，那麼，R的每個關係r的屬性都是原子項，不可分割。

1NF是關係模式應具有的最起碼的條件，若是數據庫設計不能知足第一範式，就不能稱爲關係型數據庫。關係數據庫設計研究的關係規範化是在1NF之上進行的。

2NF

若是關係模式R是1NF，且每個非主屬性徹底依賴於候選建，那麼就稱R是第二範式。

第二範式要知足的條件：首先要知足第一範式， 其次每個非主屬性要徹底函數依賴於候選鍵，或者是主鍵。也就是說，每一個非主屬性是由整個主鍵函數決定的，而不能有主鍵的一部分來決定。

第二範式（2NF）：符合1NF，而且，非主屬性徹底依賴於碼。（一個候選碼中的主屬性也多是好幾個。若是一個主屬性，它不能單獨作爲一個候選碼，那麼它也不能肯定任何一個非主屬性。

什麼樣的實例不符合第二範式？

舉一個教務管理系統的例子。

學生上課指定一個老師，一本教材，一個教室，一個時間，學生去上課，怎麼設計數據庫？

有以下關係成立：

（學生，課程）——>教室；

（學生，課程）——>老師；

（學生，課程）——>老師職稱；

（學生，課程）——>教材；

（學生，課程）——>上課時間；

能夠得出（學生，課程）是一個碼。

又： 課程——>教材；

 

• （學生，課程）是一個碼，課程卻決定了教材，這就叫作不徹底依賴，或者說部分依賴。

 

出現了這種狀況，就不知足第二範式了。

解決辦法：分解。進行投影分解：

3NF

若是關係模式R是2NF，且關係模式R（U,F）中的 全部非主屬性對任何候選關鍵字都不存在傳遞依賴，則稱關係R是屬於第三範式。

第三範式（3NF）；符合2NF，而且，消除傳遞依賴。

上圖中符合2NF ，但存在傳遞依賴（老師——>老師職稱。一個老師必定能肯定一個老師職稱）。

解決辦法：分解。投影分解：

其餘範式

第四範式：要求把同一表內的多對多關係刪除。

第五範式：從最終結構從新創建原始結構。

BC範式（BCNF）：符合3NF，而且，主屬性不依賴於主屬性。若關係模式R屬於第一範式，且每一個屬性都不傳遞依賴於鍵碼，則R屬於BC範式。