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作者：郑龙飞
范式定义
百度百科: 设计关系数据库时，听从不同的标准要求，设计出正当的关系型数据库，这些不同的标准要求被称为不同的范式，各种范式呈递次标准，越高的范式数据库冗余越小。
人类语言: 范式能够了解为设计一张数据表的表构造，合乎的规范级别、标准和要求。
而通常咱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”。
范式的长处
采纳范式能够升高数据的冗余性。
为什么要升高数据的冗余性？
- 十几年前，磁盘很贵，为了缩小磁盘存储。
- 以前没有分布式系统，都是单机，只能减少磁盘，磁盘个数也是无限的。
- 一次批改，须要批改多个表，很难保证数据一致性。
范式的毛病
范式的毛病是获取数据时，须要通过 Join 拼接出最初的数据。
目前范式的分类
目前业界范式有：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)、第五范式 (5NF)。
什么是函数依赖？
百度百科: 函数依赖简略点说就是：某个属性集决定另一个属性集时，称另一属性集依赖于该属性集。
人类语言: 以上面表格为例，通俗易懂的解释，什么是函数依赖。
| 学号 | 姓名 | 系名 | 系主任 | 科名 | 分数 |
|---|---|---|---|---|---|
| 001 | 张三 | 计算机系 | 李雷 | 高等数学 | 87 |
| 001 | 张三 | 计算机系 | 李雷 | 大学英语 | 88 |
| 001 | 张三 | 计算机系 | 李雷 | 数据库设计 | 89 |
| 002 | 李四 | 计算机系 | 李雷 | 高等数学 | 86 |
| 002 | 李四 | 计算机系 | 李雷 | java 程序设计 | 90 |
| 002 | 李四 | 计算机系 | 李雷 | 大学英语 | 98 |
| 003 | 王五 | 财务系 | 韩梅梅 | 高等数学 | 96 |
| 003 | 王五 | 财务系 | 韩梅梅 | 财务根底 | 95 |
齐全函数依赖
官网定义: 设 X，Y 是关系 R 的两个属性汇合，X’是 X 的真子集，存在 X→Y，但对每一个 X’都有 X’!→Y，则称 Y 齐全函数依赖于 X。
人类语言: 比方通过，(学号，课程) 推出分数，然而独自用学号推断不进去分数，那么就能够说：分数 齐全依赖于 (学号，课程)。
总结: 即：通过 A B 能得出 C，但 是 A B 独自得不出 C，那么说 C 齐全依赖于 AB。
局部函数依赖
官网定义: 如果 Y 函数依赖于 X，但同时 Y 并不齐全函数依赖于 X，那么咱们就称 Y 局部函数依赖于 X。
人类语言: 比方通过，(学 号，课程) 推出姓名，因为其实间接能够通过，学号推出姓名，所以：姓名 局部依赖于 (学号，课程)。
总结: 通过 AB 能得出 C，通过 A 也能得出 C，或者通过 B 也能得出 C，那么说 C 局部依赖于 AB。
传递函数依赖
官网定义: 传递函数依赖：设 X，Y，Z 是关系 R 中互不雷同的属性汇合，存在 X→Y(Y !→X),Y→Z，则称 Z 传递函数依赖于 X。
人类语言: 比方：学号 推出 系名，系名 推出 系主任，然而，系主任推不出学号，系主任次要依赖于系名。这种状况能够说：系主任 传递依赖于 学号。
总结: 即：通 过 A 得 到 B，通 过 B 得 到 C，但 是 C 得不到 A，那 么说 C 传递依赖于 A。
三范式的区别
第一范式
第一范式 1NF 外围准则：属性不可切割。
举例说明:
| 学号 | 姓名 | 系名 | 系主任 | 科名 | 分数 | 学籍信息 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 001 | 张三 | 计算机系 | 李雷 | 高等数学 | 87 | 本科，大二 |
| 002 | 李四 | 计算机系 | 李雷 | 大学英语 | 88 | 研究生, 研三 |
很显著下面表格设计是不合乎第一范式的，学籍信息列中的数据不是原子数据项，是能够进行宰割的，因而对表格进行批改，让表格合乎第一范式的要求，批改后果如下图所示：
| 学号 | 姓名 | 系名 | 系主任 | 科名 | 分数 | 学历 | 所在年级 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 001 | 张三 | 计算机系 | 李雷 | 高等数学 | 87 | 本科 | 大二 |
| 002 | 李四 | 计算机系 | 李雷 | 大学英语 | 88 | 研究生 | 研三 |
实际上，1NF 是所有关系型数据库的最根本要求 , 你在关系型数据库管理系统（RDBMS），例如 SQL Server，Oracle，MySQL 中创立数据表的时候，如果数据表的设计不合乎这个最根本的要求，那么操作肯定是不能胜利的。也就是说，只有在 RDBMS 中曾经存在
的数据表，肯定是合乎 1NF 的。
第二范式
第二范式 2NF 外围准则：不能存在“局部函数依赖”。
举例说明:
| 学号 | 姓名 | 系名 | 系主任 | 科名 | 分数 |
|---|---|---|---|---|---|
| 001 | 张三 | 计算机系 | 李雷 | 高等数学 | 87 |
| 001 | 张三 | 计算机系 | 李雷 | 大学英语 | 88 |
| 001 | 张三 | 计算机系 | 李雷 | 数据库设计 | 89 |
| 002 | 李四 | 计算机系 | 李雷 | 高等数学 | 86 |
| 002 | 李四 | 计算机系 | 李雷 | java 程序设计 | 90 |
| 002 | 李四 | 计算机系 | 李雷 | 大学英语 | 98 |
| 003 | 王五 | 财务系 | 韩梅梅 | 高等数学 | 96 |
| 003 | 王五 | 财务系 | 韩梅梅 | 财务根底 | 95 |
以上表格显著存在，局部依赖。比 如，这张表的主键是 (学号，课名），分数的确齐全依赖于 ( 学号，课名），然而姓名并不齐全依赖于 ( 学号，课名）, 让表格合乎第二范式的要求，批改后果如下图所示：
| 学号 | 科名 | 分数 |
|---|---|---|
| 001 | 高等数学 | 87 |
| 001 | 大学英语 | 88 |
| 001 | 数据库设计 | 89 |
| 002 | 高等数学 | 86 |
| 002 | java 程序设计 | 90 |
| 002 | 大学英语 | 98 |
| 003 | 高等数学 | 96 |
| 003 | 财务根底 | 95 |
| 学号 | 姓名 | 系名 | 系主任 |
|---|---|---|---|
| 001 | 张三 | 计算机系 | 李雷 |
| 002 | 李四 | 计算机系 | 李雷 |
| 003 | 王五 | 财务系 | 韩梅梅 |
以上合乎第二范式，去掉局部函数依赖依赖。
第三范式
第三范式 3NF 外围准则：不能存在传递函数依赖。
举例说明:
| 学号 | 姓名 | 系名 | 系主任 |
|---|---|---|---|
| 001 | 张三 | 计算机系 | 李雷 |
| 002 | 李四 | 计算机系 | 李雷 |
| 003 | 王五 | 财务系 | 韩梅梅 |
在下面这张表中，存 在传递函数依赖：学号 -> 系 名 -> 系主任，然而系主任推不出学号。
下面表须要再次拆解：
| 学号 | 姓名 | 系名 |
|---|---|---|
| 001 | 张三 | 计算机系 |
| 002 | 李四 | 计算机系 |
| 003 | 王五 | 财务系 |
| 系名 | 系主任 |
|---|---|
| 计算机系 | 李雷 |
| 计算机系 | 李雷 |
| 财务系 | 韩梅梅 |
反三范式
没有冗余的数据库未必是最好的数据库，有时为了进步运行效率，就必须升高范式规范，适当保留冗余数据。具体做法是：在概念数据模型设计时恪守第三范式，升高范式规范的工作放到物理数据模型设计时思考。升高范式就是减少字段，缩小了查问时的关联，进步查问效率，因为在数据库的操作中查问的比例要远远大于 DML 的比例。然而反范式化肯定要适度，并且在本来已满足三范式的根底上再做调整的。
总结
援用知乎大佬对范式的了解:
数据库设计应该也是分为三个境界的：
第一个境界，刚入门数据库设计，范式的重要性还未深刻理解。这时候呈现的反范式设计，个别会出问题。
第二个境界，随着遇到问题解决问题，慢慢理解到范式的真正益处，从而能疾速设计出低冗余、高效率的数据库。
第三个境界，再通过 N 年的锤炼，是肯定会察觉范式的局限性的。此时再去突破范式，设计更正当的反范式局部。