数据库设计范式

第一范式(1NF)

强调的是列的原子性,即列不能够再分成其他几列。

考虑这样一个表:【联系人】(姓名,性别,电话)
如果在实际场景中,一个联系人有家庭电话和公司电话,那么这种表结构设计就没有达到 1NF。要符合 1NF 我们只需把列(电话)拆分,即:【联系人】(姓名,性别,家庭电话,公司电话)。

第二范式(2NF)

所谓第二范式,是指所有的非主属性都完全依赖于关键字。从这个定义可以看出,第二范式不存在非主属性对于部分候选关键字的部分依赖,不过允许非主属性之间存在着传递依赖。

下面是第二范式的优化实例:
假定选课关系表为SelectCourse(学号,姓名,年龄,课程名称,成绩,学分),关键字为组合关键字(学号,课程名称),因为存在如下决定关系:

(学号,课程名称) → (姓名,年龄,成绩,学分)

这个数据库表不满足第二范式,因为存在如下决定关系:

(课程名称) → (学分)
(学号) → (姓名,年龄)

即存在组合关键字中的字段决定非关键字的情况。

由于不符合2NF,这个选课关系表会存在如下问题:
(1) 数据冗余:
    同一门课程由n个学生选修,"学分"就重复n-1次;同一个学生选修了m门课程,姓名和年龄就重复了m-1次。
(2) 更新异常:
    若调整了某门课程的学分,数据表中所有行的"学分"值都要更新,否则会出现同一门课程学分不同的情况。
(3) 插入异常:
    假设要开设一门新的课程,暂时还没有人选修。这样,由于还没有"学号"关键字,课程名称和学分也无法记录入数据库。
(4) 删除异常:
    假设一批学生已经完成课程的选修,这些选修记录就应该从数据库表中删除。
    但是,与此同时,课程名称和学分信息也被删除了。很显然,这也会导致插入异常。

把选课关系表SelectCourse改为如下三个表:

学生:Student(学号,姓名,年龄);
课程:Course(课程名称,学分);
选课关系:SelectCourse(学号,课程名称,成绩)。

这样的数据库表是符合第二范式的, 消除了数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常。
另外,所有单关键字的数据库表都符合第二范式,因为不可能存在组合关键字。

第三范式(3NF)

所谓第三范式,是指每一个非主属性既不部分依赖于也不传递依赖于关键字,也就是在第二范式的基础上消除传递依赖(A -> B -> C)。

假定学生关系表为Student(学号,姓名,年龄,所在学院,学院地点,学院电话),关键字为单一关键字"学号",因为存在如下决定关系:

(学号) → (姓名,年龄,所在学院,学院地点,学院电话)

这个数据库是符合2NF的,但是不符合3NF,因为存在如下决定关系:

(学号) → (所在学院) → (学院地点,学院电话)

即存在非关键字段"学院地点"、"学院电话"对关键字段"学号"的传递函数依赖。
它也会存在数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常的情况,读者可自行分析得知。

把学生关系表分为如下两个表:

学生:(学号,姓名,年龄,所在学院);
学院:(学院,地点,电话)。

这样的数据库表是符合第三范式的,消除了数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常。

BC范式(BCNF)

BC1.jpg
BC2.jpg
BC3.jpg
BC4.jpg

三范式和BC范式总结:

第一,二,三范式解决的是非主属性的关系。

BC 范式解决的是主属性的关系;

第一范式:就是原子性,字段不可再分割;【这个肯定不用在解释了吧】

第二范式:就是完全依赖,没有部分依赖;【非主属性不能依赖于主键的一部分,要完全依赖于主键】

第三范式:没有传递依赖。【非主属性之间的依赖】

BC范式: 解决部分主键依赖于非主键部分。
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