Cyh的博客

數 據庫范式是數據庫設計中必不可少的知識，沒有對范式的理解，就無法設計出高效率、優雅的數據庫。甚至設計出錯誤的數據庫。而想要理解并掌握范式卻并不是那 么容易。教科書中一般以關系代數的方法來解釋數據庫范式。這樣做雖然能夠十分準確的表達數據庫范式，但比較抽象，不太直觀，不便于理解，更難以記憶。

本 文用較為直白的語言介紹范式，旨在便于理解和記憶，這樣做可能會出現一些不精確的表述。但對于初學者應該是個不錯的入門。我寫下這些的目的主要是為了加強 記憶，其實我也比較菜，我希望當我對一些概念生疏的時候，回過頭來看看自己寫的筆記，可以快速地進入狀態。如果你發現其中用錯誤，請指正。

         下面開始進入正題：

一、基礎概念

要理解范式，首先必須對知道什么是關系數據庫，如果你不知道，我可以簡單的不能再簡單的說一下：關系數據庫就是用二維表來保存數據。表和表之間可以……（省略10W字）。

然后你應該理解以下概念：

實體：現實世界中客觀存在并可以被區別的事物。比如“一個學生”、“一本書”、“一門課”等等。值得強調的是這里所說的“事物”不僅僅是看得見摸得著的“東西”，它也可以是虛擬的，不如說“老師與學校的關系”。

屬性：教科書上解釋為：“實體所具有的某一特性”，由此可見，屬性一開始是個邏輯概念，比如說，“性別”是“人”的一個屬性。在關系數據庫中，屬性又是個物理概念，屬性可以看作是“表的一列”。 

元組：表中的一行就是一個元組。

分量：元組的某個屬性值。在一個關系數據庫中，它是一個操作原子，即關系數據庫在做任何操作的時候，屬性是“不可分的”。否則就不是關系數據庫了。

碼：表中可以唯一確定一個元組的某個屬性（或者屬性組），如果這樣的碼有不止一個，那么大家都叫候選碼，我們從候選碼中挑一個出來做老大，它就叫主碼。

全碼：如果一個碼包含了所有的屬性，這個碼就是全碼。 

主屬性：一個屬性只要在任何一個候選碼中出現過，這個屬性就是主屬性。

非主屬性：與上面相反，沒有在任何候選碼中出現過，這個屬性就是非主屬性。

外碼：一個屬性（或屬性組），它不是碼，但是它別的表的碼，它就是外碼。

二、6個范式

首先要明白，范式的包含關系。一個數據庫設計如果符合第二范式，一定也符合第一范式。如果符合第三范式，一定也符合第二范式…

第一范式（1NF）：屬性不可分。

在前面我們已經介紹了屬性值的概念，我們說，它是“不可分的”。而第一范式要求屬性也不可分。那么它和屬性值不可分有什么區別呢？給一個例子：

Ps：這個表中，屬性值“分”了。

Ps：這個表中，屬性 “分”了。

這兩種情況都不滿足第一范式。不滿足第一范式的數據庫，不是關系數據庫！所以，我們在任何關系數據庫管理系統中，做不出這樣的“表”來。

第二范式（2NF）：符合1NF，并且，非主屬性完全依賴于碼。

聽起來好像很神秘，其實真的沒什么。

一 個候選碼中的主屬性也可能是好幾個。如果一個主屬性，它不能單獨做為一個候選碼，那么它也不能確定任何一個非主屬性。給一個反例：我們考慮一個小學的教務 管理系統，學生上課指定一個老師，一本教材，一個教室，一個時間，大家都上課去吧，沒有問題。那么數據庫怎么設計？（學生上課表）

一個學生上一門課，一定在特定某個教室。所以有（學生，課程）－>教室

一個學生上一門課，一定是特定某個老師教。所以有（學生，課程）－>老師

一個學生上一門課，他老師的職稱可以確定。所以有（學生，課程）－>老師職稱

一個學生上一門課，一定是特定某個教材。所以有（學生，課程）－>教材

一個學生上一門課，一定在特定時間。所以有（學生，課程）－>上課時間

因此（學生，課程）是一個碼。

然而，一個課程，一定指定了某個教材，一年級語文肯定用的是《小學語文1》，那么就有課程－>教材。（學生，課程）是個碼，課程卻決定了教材，這就叫做不完全依賴，或者說部分依賴。出現這樣的情況，就不滿足第二范式！

有什么不好嗎？你可以想想：

1、             校長要新增加一門課程叫“微積分”，教材是《大學數學》，怎么辦？學生還沒選課，而學生又是主屬性，主屬性不能空，課程怎么記錄呢，教材記到哪呢? ……郁悶了吧?(插入異常)

2、             下學期沒學生學一年級語文（上）了，學一年級語文（下）去了，那么表中將不存在一年級語文（上），也就沒了《小學語文1》。這時候，校長問：一年級語文（上）用的什么教材啊？……郁悶了吧?(刪除異常)

3、             校長說：一年級語文（上）換教材，換成《大學語文》。有10000個學生選了這么課，改動好大啊！改累死了……郁悶了吧？（修改異常）

那應該怎么解決呢？投影分解，將一個表分解成兩個或若干個表

學生上課表新

課程的表

第三范式（3NF）：符合2NF，并且，消除傳遞依賴

上面的“學生上課表新”符合2NF，可以這樣驗證：兩個主屬性單獨使用，不用確定其它四個非主屬性的任何一個。但是它有傳遞依賴！

在哪呢？問題就出在“老師”和“老師職稱”這里。一個老師一定能確定一個老師職稱。

有什么問題嗎？想想：

1、  老師升級了，變教授了，要改數據庫，表中有N條，改了N次……（修改異常）

2、  沒人選這個老師的課了，老師的職稱也沒了記錄……（刪除異常）

3、  新來一個老師，還沒分配教什么課，他的職稱記到哪？……（插入異常）

那應該怎么解決呢？和上面一樣，投影分解：

BC范式（BCNF）：符合3NF，并且，主屬性不依賴于主屬性

若關系模式屬于第一范式，且每個屬性都不傳遞依賴于鍵碼，則R屬于BC范式。

通常BC范式的條件有多種等價的表述：每個非平凡依賴的左邊必須包含鍵碼；每個決定因素必須包含鍵碼。

BC范式既檢查非主屬性，又檢查主屬性。當只檢查非主屬性時，就成了第三范式。滿足BC范式的關系都必然滿足第三范式。

還可以這么說：若一個關系達到了第三范式，并且它只有一個候選碼，或者它的每個候選碼都是單屬性，則該關系自然達到BC范式。

一般，一個數據庫設計符合3NF或BCNF就可以了。在BC范式以上還有第四范式、第五范式。

第四范式：要求把同一表內的多對多關系刪除。

第五范式：從最終結構重新建立原始結構。

但在絕大多數應用中不需要設計到這種程度。并且，某些情況下，過于范式化甚至會對數據庫的邏輯可讀性和使用效率起到阻礙。數據庫中一定程度的冗余并不一定是壞事情。如果你對第四范式、第五范式感興趣可以看一看專業教材，從頭學起，并且忘記我說的一切，以免對你產生誤導。

所謂范式就是符合某一種級別的關系模式的集合。通過分解把屬于低級范式的關系模式轉換為幾個屬于高級范式的關系模式的集合。這一過程稱為規范化。  

  1、第一范式（1NF）：一個關系模式R的所有屬性都是不可分的基本數據項。  

  2、第二范式（2NF）：關系模式R屬于第一范式，且每個非主屬性都完全函數依賴于鍵碼。  

  3、第三范式（3NF）：關系模式R屬于第一范式，且每個非主屬性都不傳遞依賴于鍵碼。  

                                                                                                       --    學海無涯