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数据库设计三大范式
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)。
注意:符合高一级范式的设计,必定符合低一级范式,例如符合2NF的关系模式,必定符合1NF。
而通常我们用的最多的就是第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF),也就是本文要讲的“三大范式”。
第一范式(1NF):要求数据库表的每一列都是不可分割的原子数据项。
举例说明:
在上面的表中,“家庭信息”和“学校信息”列均不满足原子性的要求,故不满足第一范式,调整如下:
可见,调整后的每一列都是不可再分的,因此满足第一范式(1NF);
第二范式(2NF):在1NF的基础上,非码属性必须完全依赖于候选码(在1NF基础上消除非主属性对主码的部分函数依赖)
第二范式需要确保数据库表中的每一列都和主键相关,而不能只与主键的某一部分相关(主要针对联合主键而言)。
举例说明:
在上图所示的情况中,同一个订单中可能包含不同的产品,因此主键必须是“订单号”和“产品号”联合组成,
但可以发现,产品数量、产品折扣、产品价格与“订单号”和“产品号”都相关,但是订单金额和订单时间仅与“订单号”相关,与“产品号”无关,
这样就不满足第二范式的要求,调整如下,需分成两个表:
第三范式(3NF):在2NF基础上,任何非主属性不依赖于其它非主属性(在2NF基础上消除传递依赖)
第三范式需要确保数据表中的每一列数据都和主键直接相关,而不能间接相关。
举例说明:
上表中,所有属性都完全依赖于学号,所以满足第二范式,但是“班主任性别”和“班主任年龄”直接依赖的是“班主任姓名”,
而不是主键“学号”,所以需做如下调整:
这样以来,就满足了第三范式的要求。
ps:如果把上表中的班主任姓名改成班主任教工号可能更确切,更符合实际情况,不过只要能理解就行。
BCNF范式
要了解 BCNF 范式,那么先看这样一个问题:
若:
某公司有若干个仓库;每个仓库只能有一名管理员,一名管理员只能在一个仓库中工作;一个仓库中可以存放多种物品,一种物品也可以存放在不同的仓库中。每种物品在每个仓库中都有对应的数量。
那么关系模式 仓库(仓库名,管理员,物品名,数量) 属于哪一级范式?
答:已知函数依赖集:仓库名 → 管理员,管理员 → 仓库名,(仓库名,物品名)→ 数量
码:(管理员,物品名),(仓库名,物品名)
主属性:仓库名、管理员、物品名
非主属性:数量
∵ 不存在非主属性对码的部分函数依赖和传递函数依赖。∴ 此关系模式属于3NF。
基于此关系模式的关系(具体的数据)可能如图所示:
好,既然此关系模式已经属于了 3NF,那么这个关系模式是否存在问题呢?我们来看以下几种操作:
先新增加一个仓库,但尚未存放任何物品,是否可以为该仓库指派管理员?——不可以,因为物品名也是主属性,根据实体完整性的要求,主属性不能为空。某仓库被清空后,需要删除所有与这个仓库相关的物品存放记录,会带来什么问题?——仓库本身与管理员的信息也被随之删除了。如果某仓库更换了管理员,会带来什么问题?——这个仓库有几条物品存放记录,就要修改多少次管理员信息。
从这里我们可以得出结论,在某些特殊情况下,即使关系模式符合 3NF 的要求,仍然存在着插入异常,修改异常与删除异常的问题,仍然不是 ”好“ 的设计。
造成此问题的原因:存在着主属性对于码的部分函数依赖与传递函数依赖。(在此例中就是存在主属性【仓库名】对于码【(管理员,物品名)】的部分函数依赖。
解决办法就是要在 3NF 的基础上消除主属性对于码的部分与传递函数依赖。
仓库(仓库名,管理员)
库存(仓库名,物品名,数量)
这样,之前的插入异常,修改异常与删除异常的问题就被解决了。
以上就是关于 BCNF 的解释。
第四范式 4NF
定义:限制关系模式的属性之间不允许有非平凡且非函数依赖的多值依赖。
理解:显然一个关系模式是4NF,则必为BCNF。也就是说,当一个表中的非主属性互相独立时(3NF),这些非主属性不应该有多值,若有多值就违反了4NF。
第五范式 5NF
第五范式有以下要求:
(1)必须满足第四范式;
(2)表必须可以分解为较小的表,除非那些表在逻辑上拥有与原始表相同的主键。
第五范式是在第四范式的基础上做的进一步规范化。第四范式处理的是相互独立的多值情况,而第五范式则处理相互依赖的多值情况。
数据库设计逆范式
就是有的时候拆分的太细致了, 让连表产生了很多的查询时间, 如果有一个字段经常被两个地方使用到, 我们就会把这个字段放在第二个表字段里面
逆范式化可以减少关联查询时,join表的次数。参考样例:逆范式
修改的内容的时候, 就会有多张表同时修改, 所以不要遗忘了任何一张表的内容。