數據庫設計-範式

        數據庫範式是數據庫設計中必不可少的知識，沒有對範式的理解，就沒法設計出高效率、優雅的數據庫。甚至設計出錯誤的數據庫。而想要理解並掌握範式卻並非那 麼容易。教科書中通常以關係代數的方法來解釋數據庫範式。這樣作雖然可以十分準確的表達數據庫範式，但比較抽象，不太直觀，不便於理解，更難以記憶。
       本文用較爲直白的語言介紹範式，旨在便於理解和記憶，這樣作可能會出現一些不精確的表述。但對於初學者應該是個不錯的入門。我寫下這些的目的主要是爲了增強 記憶，其實我也比較菜，我但願當我對一些概念生疏的時候，回過頭來看看本身寫的筆記，能夠快速地進入狀態。若是你發現其中用錯誤，請指正。
       下面開始進入正題：

1、基礎概念
       要理解範式，首先必須對知道什麼是關係數據庫，若是你不知道，我能夠簡單的不能再簡單的說一下：關係數據庫就是用二維表來保存數據。表和表之間能夠……（省略10W字）。
而後你應該理解如下概念：

實體：現實世界中客觀存在並能夠被區別的事物。好比「一個學生」、「一本書」、「一門課」等等。值得強調的是這裏所說的「事物」不只僅是看得見摸得着的「東西」，它也能夠是虛擬的，不如說「老師與學校的關係」。 屬性：教科書上解釋爲：「實體所具備的某一特性」，因而可知，屬性一開始是個邏輯概念，好比說，「性別」是「人」的一個屬性。在關係數據庫中，屬性又是個物理概念，屬性能夠看做是「表的一列」。 元組：表中的一行就是一個元組。 份量：元組的某個屬性值。在一個關係數據庫中，它是一個操做原子，即關係數據庫在作任何操做的時候，屬性是「不可分的」。不然就不是關係數據庫了。 碼：表中能夠惟一肯定一個元組的某個屬性（或者屬性組），若是這樣的碼有不止一個，那麼你們都叫候選碼，咱們從候選碼中挑一個出來作老大，它就叫主碼。 全碼：若是一個碼包含了全部的屬性，這個碼就是全碼。 主屬性：一個屬性只要在任何一個候選碼中出現過，這個屬性就是主屬性。 非主屬性：與上面相反，沒有在任何候選碼中出現過，這個屬性就是非主屬性。 外碼：一個屬性（或屬性組），它不是碼，可是它別的表的碼，它就是外碼。
2、6個範式
好了，上面已經介紹了咱們掌握範式所須要的所有基礎概念，下面咱們就來說範式。首先要明白，範式的包含關係。一個數據庫設計若是符合第二範式，必定也符合第一範式。若是符合第三範式，必定也符合第二範式…


第一範式（1NF）：屬性不可分。
在前面咱們已經介紹了屬性值的概念，咱們說，它是「不可分的」。而第一範式要求屬性也不可分。那麼它和屬性值不可分有什麼區別呢？給一個例子：

name	tel	age
大寶	13612345678	22
小明	13988776655	010－1234567	21

Ps：這個表中，屬性值「分」了。
 

name	tel	age
手機	座機
大寶	13612345678	021－9876543	22
小明	13988776655	010－1234567	21

Ps：這個表中，屬性 「分」了。
這兩種狀況都不知足第一範式。不知足第一範式的數據庫，不是關係數據庫！因此，咱們在任何關係數據庫管理系統中，作不出這樣的「表」來。



第二範式（2NF）：符合1NF，而且，非主屬性徹底依賴於碼。
聽起來好像很神祕，其實真的沒什麼。
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。給一個反例：咱們考慮一個小學的教務 管理系統，學生上課指定一個老師，一本教材，一個教室，一個時間，你們都上課去吧，沒有問題。那麼數據庫怎麼設計？（學生上課表）

學生	課程	老師	老師職稱	教材	教室	上課時間
小明	一年級語文（上）	大寶	副教授	《小學語文1》	101	14：30

一個學生上一門課，必定在特定某個教室。因此有（學生，課程）－>教室
一個學生上一門課，必定是特定某個老師教。因此有（學生，課程）－>老師
一個學生上一門課，他老師的職稱能夠肯定。因此有（學生，課程）－>老師職稱
一個學生上一門課，必定是特定某個教材。因此有（學生，課程）－>教材
一個學生上一門課，必定在特定時間。因此有（學生，課程）－>上課時間
所以（學生，課程）是一個碼。
然而，一個課程，必定指定了某個教材，一年級語文確定用的是《小學語文1》，那麼就有課程－>教材。（學生，課程）是個碼，課程卻決定了教材，這就叫作不徹底依賴，或者說部分依賴。出現這樣的狀況，就不知足第二範式！
有什麼很差嗎？你能夠想一想：
一、校長要新增長一門課程叫「微積分」，教材是《大學數學》，怎麼辦？學生還沒選課，而學生又是主屬性，主屬性不能空，課程怎麼記錄呢，教材記到哪呢? ……鬱悶了吧?(插入異常)
二、下學期沒學生學一年級語文（上）了，學一年級語文（下）去了，那麼表中將不存在一年級語文（上），也就沒了《小學語文1》。這時候，校長問：一年級語文（上）用的什麼教材啊？……鬱悶了吧?(刪除異常)
三、校長說：一年級語文（上）換教材，換成《大學語文》。有10000個學生選了這麼課，改動好大啊！改累死了……鬱悶了吧？（修改異常）
那應該怎麼解決呢？投影分解，將一個表分解成兩個或若干個表

學生	課程	老師	老師職稱	教室	上課時間
小明	一年級語文（上）	大寶	副教授	101	14：30

學生上課表新

課程	教材
一年級語文（上）	《小學語文1》

課程的表  第三範式（3NF）：符合2NF，而且，消除傳遞依賴
上面的「學生上課表新」符合2NF，能夠這樣驗證：兩個主屬性單獨使用，不用肯定其它四個非主屬性的任何一個。可是它有傳遞依賴！
在哪呢？問題就出在「老師」和「老師職稱」這裏。一個老師必定能肯定一個老師職稱。
有什麼問題嗎？想一想：
一、老師升級了，變教授了，要改數據庫，表中有N條，改了N次……（修改異常）
二、沒人選這個老師的課了，老師的職稱也沒了記錄……（刪除異常）
三、新來一個老師，還沒分配教什麼課，他的職稱記到哪？……（插入異常）
那應該怎麼解決呢？和上面同樣，投影分解：

學生	課程	老師	教室	上課時間
小明	一年級語文（上）	大寶	101	14：30

 

老師	老師職稱
大寶	副教授

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

一般
BC範式的條件有多種等價的表述：每一個非平凡依賴的左邊必須包含鍵碼；每一個決定因素必須包含鍵碼。 

BC範式既檢查非主屬性，又檢查主屬性。當只檢查非主屬性時，就成了第三範式。知足BC範式的關係都必然知足第三範式。 
還能夠這麼說：若一個關係達到了第三範式，而且它只有一個候選碼，或者它的每一個候選碼都是單屬性，則該關係天然達到BC範式。

通常，一個數據庫設計符合3NF或BCNF就能夠了。在BC範式以上還有第四範式、第五範式。

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。

但在絕大多數應用中不須要設計到這種程度。而且，某些狀況下，過於範式化甚至會對數據庫的邏輯可讀性和使用效率起到阻礙。數據庫中必定程度的冗餘並不必定是壞事情。若是你對第四範式、第五範式感興趣能夠看一看專業教材，從頭學起，而且忘記我說的一切，以避免對你產生誤導