数据库范式简介

落日映苍穹つ 2022-05-21 00:16 199阅读 0赞

一、基本介绍

设计关系数据库时，遵从不同的规范要求，设计出合理的关系型数据库，这些不同的规范要求被称为不同的范式，各种范式呈递次规范，越高的范式数据库冗余越小。

目前关系数据库有六种范式：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、巴斯-科德范式（BCNF）、第四范式(4NF）和第五范式（5NF，又称完美范式）。满足最低要求的范式是第一范式（1NF）。在第一范式的基础上进一步满足更多规范要求的称为第二范式（2NF），其余范式以次类推。一般说来，数据库只需满足第三范式(3NF）就行了。

范式的包含关系。一个数据库设计如果符合第二范式，一定也符合第一范式。如果符合第三范式，一定也符合第二范式…

数据库基本概念

要理解范式，首先必须对知道什么是关系数据库，简单的说：关系数据库就是用二维表来保存数据。表和表之间可以……（省略10W字），如果对数据库很熟悉，可以不用理会下面的概念。

实体：现实世界中客观存在并可以被区别的事物。比如“一个学生”、“一本书”、“一门课”等等。值得强调的是这里所说的“事物”不仅仅是看得见摸得着的“东西”，它也可以是虚拟的，不如说“老师与学校的关系”。

属性：教科书上解释为：“实体所具有的某一特性”，由此可见，属性一开始是个逻辑概念，比如说，“性别”是“人”的一个属性。在关系数据库

中，属性又是个物理概念，属性可以看作是“表的一列”。

元组：表中的一行就是一个元组。

分量：元组的某个属性值。在一个关系数据库中，它是一个操作原子，即关系数据库在做任何操作的时候，属性是“不可分的”。否则就不是关系数据库了。

码：表中可以唯一确定一个元组的某个属性（或者属性组），如果这样的码有不止一个，那么大家都叫   候选码，我们从候选码中挑一个出来做老大，它就叫主码。

全码：如果一个码包含了所有的属性，这个码就是全码。

主属性：一个属性只要在任何一个候选码中出现过，这个属性就是主属性。

非主属性：与上面相反，没有在任何候选码中出现过，这个属性就是非主属性。

外码：一个属性（或属性组），它不是码，但是它别的表的码，它就是外码。

候选码： 若关系中的某一属性或属性组的值能唯一的标识一个[元组][Link 1]，而其任何[真子集][Link 2]都不能再标识，则称该属性组为（超级码）候选码。

二、关系+例子

1NF

每个关系r的属性值为不可分的原子值

当赵同学有两个手机号时，他不能将两个手机号存储在一个属性框中，需要分开存放，如下表所示。

错误：

![SouthEast][]

正确一：

![SouthEast 1][]

正确二：

![SouthEast 2][]

2NF

满足1NF，非主属性完全函数依赖于候选键(左部不可约)

若一张表的数据包括：“学号、姓名、课程号、授课老师”中，设“学号、课程号”为主键，其中，一门课程可以有多个老师进行授课。会存在如下关系：

![SouthEast 3][]

(学号、课程号)→姓名

学号→姓名

---------为局部依赖，即候选键的一部分可以推出非主属性系名

可分解为两个表，达到完全依赖：“学号、姓名”与“学号、课程号、授课老师”

![SouthEast 4][]      ![SouthEast 5][]

3NF

满足2NF，消除非主属性对候选键的传递依赖

若一张表的数据包括：“学号、系名、系主任”，其中“学号”为主键，存在如下关系：

![SouthEast 6][]

学号→系名→系主任

学号→系主任

---------为传递依赖

同样可分解为两张表：“学号、系名”和“系名、系主任”

![SouthEast 7][]             ![Center][]

对于第三范式，我们反过来理解也是可以的，在表1（学号、系名），表2（系名、系主任）中，学号和系名都是各自表中的主键，所以系名依赖于学号，系主任依赖于系名。当三个数据放置在一张表中时，学号是可以推出系主任的。你可以理解为通过看学生张小二的学号，是可以推理出他的系主任是谁的。

BCNF

满足3NF，消除每一属性对候选键的传递依赖

若一张表的数据包括：“书号、书名、作者”其中，书号是唯一的，书名允许相同，一个书号对应一本书。一本书的作者可以多个，但是同一个作者所参与编著的书名应该是不同，希望没有说晕，看图看图。

![SouthEast 8][]

存在关系：

书号→书名

(书名、作者)→书号

其中，每一个属性都为主属性，但是上述关系存在传递依赖，不能是BCNF。即：

(书名、作者)→书号→书名

(书名、作者)→书名

我们可以通过分解为两张表，实现BCNF。

![SouthEast 9][]              ![SouthEast 10][]

4NF

满足BCNF，消除非平凡且非FD的多值依赖(MVD)

非形式说：只要两个独立的1：N联系出现在一个关系中，那么就可能出现多只依赖。举例说明。

一个表中存在三个数据：“课程、学生、先修课”。假设2017级的计算机专业学生想要学习JAVA课程，那么他们需要先学习VB、C\#、BS三门课，才可以选择进行JAVA课程。存在关系：

![SouthEast 11][]

课程→学生

课程→先修课

两个均是1：N的关系，当出现在一张表的时候，会出现大量的冗余。所以就我们需要分解它，减少冗余。(Ps：该例子主要是为了说明概念帮助理解，具体应用中不会只是这样的简单粗暴的。)

![SouthEast 12][]             ![SouthEast 13][]

5NF

####           **消除不是由候选码所蕴含的连接依赖** ####

http://blog.sina.com.cn/s/blog\_a637e97e0101321t.html

https://www.zhihu.com/question/24696366

**反范式**

http://blog.csdn.net/qq\_33290787/article/details/51956532

[Link 1]: http://baike.baidu.com/subview/176522/176522.htm
[Link 2]: http://baike.baidu.com/subview/1205/1205.htm
[SouthEast]: /images/20220521/c466d17f4d164b87ab21beb881815e28.png
[SouthEast 1]: /images/20220521/ae7d4b6439564e7986e8669a231a8515.png
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[SouthEast 4]: https://img-blog.csdn.net/20170911191053439?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvU2V2ZW5HaXJsMjAxNw==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast
[SouthEast 5]: /images/20220521/a7beffe824364f668b8c30a6f1acd074.png
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