三大範式

一： 引言

       做爲一個數據庫的學習者，搞懂關係數據庫的三大範式是頗有用的。然而教科書上有關數據庫範式的介紹都是採用學術性的定義，語法羞澀，讓人難懂，故寫下本身對數據庫範式的理解，給初學者提供幫助，也備往後查看。

       本文不介紹規範化程度高於3NF的範式，由於其在實際應用中基本不會用到，緣由也是很明顯的（查詢代價變大），所以，對於不少大型複雜的系統，其數據庫設計都沒有遵循所謂的範式，這也是爲何會出現所謂的逆規範化，好了，進入正題吧。

 

二： 範式介紹

    a：第零範式

         第零範式就是指沒有使用任何範式的設計，其添加數據的行爲很是詭異，看看下錶便知：

         假設一個學生學習了三門課程，每門課程都有成績，那麼，採用第零範式的設計將會是以下狀況                          

                           表a_0

         這樣的話，會使得往表中添加數據變得很是麻煩，每次添加一個新的數據，都要添加相應的字段，並且，由於表中其餘的記錄可能不須要這麼多字段，所以會浪費

         不少空間。如表a_1所示。

                       表a_1

         由此能夠看出，不對數據庫任用任何範式是很是愚蠢的，由於不只會產生大量無用的表字段，並且會使得表結構很是難以維護。由此，引出第一範式的介紹

    b:  第一範式

         第一範式就是在第零範式的基礎上進行的改進，網上有不少人認爲，所謂第一範式就是指表中的全部字段都是原子的、不可再分的，我我的認爲此種理解也是正確的，緣由不解釋，我對第一範式的理解是，將

　　   第零範式中重複的字段抽取出來，做爲表的數據，從而造成一個穩定的、冗餘數據少得表結構。

        由此，能夠得出符合第一範式的表結構應該是：

 

        此時，表的結構變得穩定了，並且表中的冗餘信息相對第零範式也少了不少。但是，第一範式只是關係數據庫設計的最低知足的範式，第一範式中仍然有不少的冗餘信息，由此，須要引入第二範 　　  式。

 

    c: 第二範式

         第二範式是知足屬性對主鍵是徹底函數依賴的，所以，知足第二範式的表固然也是知足第一範式的，第二範式的目的就是消除表中的部分依賴。

         這裏，有幾個概念要解釋下， 

              1： 徹底函數依賴

                   設有屬性集K和P，若K中的全部屬性共同可以推出P中的任意屬性，且對於K的任何真子集，都不能推出P中的任意屬性，則成K徹底函數依賴P。

              2： 部分函數依賴

                   與上類似，只是，K中存在真子集使得，該子集能推出p中任意屬性。

         概念性的東西，每每都難懂，舉個例子，方便你們理解：

         假若有一張學生成績表，包含以下屬性(學生Id，課程Id，課程分數，學生名字)，其中，主鍵爲(學生id，課程id)，表中的數據以下：

 

         那麼，此時這張表的設計就不知足第二範式， 由於 主鍵(學生id，課程id) 可以惟一肯定學生的姓名，所以，不知足屬性徹底函數依賴主鍵，所以不是第二範式。

         從上面的表數據易知，不知足第二範式的表至少有如下幾個缺點：

             1：數據重複，浪費空間，由於每存一條記錄，都要存學生的名字，這樣就是得存在大量重複的數據。

             2: 插入異常，若學生尚未成績，那麼這個學生就沒有名字。

             3：  更新異常，刪除異常等

        解決方法：

             將student_name字段放入學生表中，即消除表中的部分依賴。

   d: 第三範式

       第三範式是指在知足第二範式的狀況下，消除表中的傳遞依賴。

       所謂傳遞依賴，就是指x-->y,y-->z,那麼能夠獲得y-->z.

       傳遞依賴常發生在主鍵、外鍵、外鍵相關的屬性上，例如，假設有這樣的表

               學生表(學生id，學生姓名，院系id，院系名)  ，此處主鍵爲（學生id），外鍵爲(院系id)

               院系表(院系id，院長名稱)，主鍵爲 （院系id）

       很明顯，此處存在傳遞依賴，由於 學生id  能夠惟一肯定  院系id，而 院系id 能夠惟一肯定 院系名。

       表中的數據以下

         

 

 

       從上面的表數據易知，不知足第三範式的表至少有如下幾個缺點：

            1 ：  數據重複，浪費空間，由於學生表每存一條記錄，都會記錄住院系的名字，存在大量的重複數據。

            2：  插入異常，若新建一個院系，而該院系沒有學生的話，該院系就沒有名字。

            3：  更新異常，刪除異常等                 

 

 

三： 數據庫設計的經驗

       1: 表的數目不要太多，通常20-30張就夠了。若是表的數目太多，則能夠考慮採用同化操做，即將大致相同的實體放入到一張表中。

       2：當數據庫中的信息很是龐大時，不要使用外鍵(逆規範化)，由於由此可能帶來很是大的性能損失。

       3：通常以消耗存儲空間來換取效率。