关于关系数据库的第一第二第三范式

参考来源:知乎


按照教材中的定义,范式是“符合某一种级别的关系模式的集合,表示一个关系内部各属性之间的联系的合理化程度”。

数据库范式分为1NF,2NF,3NF,BCNF,4NF,5NF。一般在我们设计关系型数据库的时候,最多考虑到BCNF就够。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。

第一范式(1NF):

1NF体现了列的原子性,即列不可再分为其它几列。

例如:下表就不符合第一范式。


实际上,1NF是所有关系型数据库的最基本要求,你在关系型数据库管理系统(RDBMS),例如SQL Server,Oracle,MySQL中创建数据表的时候,如果数据表的设计不符合这个最基本的要求,那么操作一定是不能成功的。也就是说,只要在RDBMS中已经存在的数据表,一定是符合1NF的。

然而1NF存在着一些问题:

1.每个数据可能重复多次——数据冗余

2.由于一行的每一个数据都不能为空,无法将某些属性单独地加入到数据库中——插入异常

3.将数据库中的某一属性全部删除,则其它数据也可能无法保留——删除异常

4.某一个数据的该动需要修改多条记录——修改异常

正因为仅符合1NF的数据库设计存在着这样那样的问题,我们需要提高设计标准,去掉导致上述四种问题的因素,使其符合更高一级的范式(2NF),这就是所谓的“规范化”

第二范式(2NF):

第二范式首先是满足第一范式的,其改进是,2NF在1NF的基础之上,消除了非主属性对于码的部分函数依赖。接下来对这句话中涉及到的四个概念——“函数依赖”“码”“非主属性”、与“部分函数依赖”进行一下解释。

函数依赖

我们可以这么理解(但并不是特别严格的定义):若在一张表中,在属性(或属性组)X的值确定的情况下,必定能确定属性Y的值,那么就可以说Y函数依赖于X,写作 X → Y。也就是说,在数据表中,不存在任意两条记录,它们在X属性(或属性组)上的值相同,而在Y属性上的值不同

完全函数依赖

在一张表中,若 X → Y,且对于 X 的任何一个真子集(假如属性组 X 包含超过一个属性的话),X ' → Y 不成立,那么我们称 Y 对于 X完全函数依赖,记作 X F→ Y。

例如:

学号 F→ 姓名

(学号,课名) F→ 分数  (注:因为同一个的学号对应的分数不确定,同一个课名对应的分数也不确定)

部分函数依赖

假如 Y 函数依赖于 X,但同时 Y 并不完全函数依赖于 X,那么我们就称 Y 部分函数依赖于 X,记作 X  P→ Y,

例如:

(学号,课名) P→ 姓名

传递函数依赖

假如 Z 函数依赖于 Y,且 Y 函数依赖于 X,那么我们就称 Z 传递函数依赖于 X ,记作 X T→ Z。

设 K 为某表中的一个属性或属性组,若除 K 之外的所有属性都完全函数依赖于 K,那么我们称 K 为候选码,简称为。在实际中我们通常可以理解为:假如当 K 确定的情况下,该表除 K 之外的所有属性的值也就随之确定,那么 K 就是码。一张表中可以有超过一个码。(实际应用中为了方便,通常选择其中的一个码作为主码

主属性

包含在任何一个码中的属性成为主属性。

为了让表符合2NF的要求,我们必须消除这些部分函数依赖,只有一个办法,就是将大数据表拆分成两个或者更多个更小的数据表,在拆分的过程中,要达到更高一级范式的要求,这个过程叫做”模式分解“。模式分解的方法不是唯一的。

2NF仍存在删除异常和插入异常的情况。

第三范式(3NF):

3NF在2NF的基础之上,消除了非主属性对于码的传递函数依赖。也就是说, 如果存在非主属性对于码的传递函数依赖,则不符合3NF的要求。

符合3NF要求的数据库设计,基本上解决了数据冗余过大,插入异常,修改异常,删除异常的问题。当然,在实际中,往往为了性能上或者应对扩展的需要,经常 做到2NF或者1NF,但是作为数据库设计人员,至少应该知道,3NF的要求是怎样的。

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