数据库范式

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2022年4月7日00:08:37
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1.第一范式(1NF)

第一范式是指数据库表中的每一列都是不可分割的基本数据项,同一列中不能有多个值,即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性(概括为没有冗余的属性)
如何理解?
每一个属性都只有一个值,比如属性-电话,每个电话字段只有一个值,每一条记录里,每一个属性只有一个值而且不会有两个。每一个字段也不能重复,下面是 符合的这一条规则的数据表,没有相同重复的字段(Field)

2.第二范式(2NF)

在满足第一范式的前提下,表必须有一个主键;没有包含在主键中的列必须完全依赖于主键,而不能只依赖于主键的一部分。
如何理解?

以学生选课为例,每个学生都可以选课,并且有这一门课程的成绩,那么如果将这些信息都放在一张表StuGrade(stuNo,stuName,age,sex,courseNo,courseName,credit,score)。数据库范式

如果不仔细看,我们会以为这张表的主键是stuNo,但是当我们看到最后一个score属性以后,在想想如果没有课程信息,那么哪里有学生成绩信息呢。所以这张表的主键是一个联合主键(stuNo,corseNo),这个联合属性能够唯一确定score属性。那么再看其他信息,比如stuName只需要stuNo就能够唯一确定,courseName只需要courseNo就能够唯一确定,因此这样就存在了部分依赖,不符合第二范式。如果要让学生课程成绩信息满足第二范式,那么久需要将这张表拆分成多张表,一张学生表Studnet(stuNo,stuName,age,sex),一张课程表Course(courseNo,courseName,credit),还有最后一张学生课程成绩表StuGrade(stuNo,courseNo,score)。数据库范式这样就符合第二范式了。

3.第三范式(3NF)

第三范式是在第二范式的前提下,消除非主属性对主属性的传递函数依赖。
如何理解?
每一个员工都有一个所属部门,假如有一个员工信息表Employee(emp_id,emp_name,emp_age,dept_id,dept_name,dept_info)。数据库范式

这张员工信息表的主键是emp_id,因为这个属性能够唯一确定其他所有属性,比如知道员工编号emp_id以后,肯定能够知道员工姓名,所属部门编号,部门名称和部门介绍。所以这里dept_id不是主属性,而是非主属性。但是,我们又可以发现dept_name,dept_info这两个属性也可以由dept_id这个非主属性决定,即dept_name依赖dept_id,而dept_id依赖emp_id,这样就存在了传递依赖。而且我们可以看出传递依赖的一个明显缺点就是数据冗余非常严重。

那么如何解决传递依赖问题,其实非常简单,我们只需要将dept_name,dept_info这连个属性删除就可以了,即Employee(emp_id,emp_name,emp_age,dept_id),然后再创建一个部门表Dept(dept_id,dept_name,dept_info)。数据库范式

这样如果要搜索某一个员工的部门信息dept_info,可以通过数据库连接来实现,查询语句如下:

select e.emp_id,e.emp_name,d.dept_name from Employee e,Dept d where e.dept_id=d.dept_id

4.BCNF范式(BCNF)

它构建在第三范式的基础上,如果关系模型R是第一范式,且每个属性都不传递依赖于R的候选键,那么称R为BCNF的模式。
满足BC范式的关系将消除任何属性(主属性和非主属性)对关系键的部分函数依赖和传递函数依赖。

如何理解?

假设仓库管理关系表为StorehouseManage(仓库ID, 存储物品ID, 管理员ID, 数量),且有一个管理员只在一个仓库工作;一个仓库可以存储多种物品。这个数据库表中存在如下决定关系:

(仓库ID, 存储物品ID) →(管理员ID, 数量)

(管理员ID, 存储物品ID) → (仓库ID, 数量)

 

所以,(仓库ID, 存储物品ID)和(管理员ID, 存储物品ID)都是StorehouseManage的候选关键字,表中的唯一非关键字段为数量,它是符合第三范式的。但是,由于存在如下决定关系:

(仓库ID) → (管理员ID)

(管理员ID) → (仓库ID)

 

即存在关键字段决定关键字段的情况,所以其不符合BCNF范式。它会出现如下异常情况:

(1) 删除异常:当仓库被清空后,所有”存储物品ID”和”数量”信息被删除的同时,”仓库ID”和”管理员ID”信息也被删除了。

(2) 插入异常:当仓库没有存储任何物品时,无法给仓库分配管理员。

(3) 更新异常:如果仓库换了管理员,则表中所有行的管理员ID都要修改。

 

把仓库管理关系表分解为二个关系表:

仓库管理:StorehouseManage(仓库ID, 管理员ID);

仓库:Storehouse(仓库ID, 存储物品ID, 数量)。

这样的数据库表是符合BCNF范式的,消除了删除异常、插入异常和更新异常。

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