关于数据库:关系型数据库设计三大范式

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。