数据库范式

数据库基本概念

要理解范式，首先必须对知道什么是关系数据库，简单的说：关系数据库就是用二维表来保存数据。表和表之间可以……（省略10W字），如果对数据库很熟悉，可以不用理会下面的概念。

实体 ：现实世界中客观存在并可以被区别的事物。比如“一个学生”、“一本书”、“一门课”等等。值得强调的是这里所说的“事物”不仅仅是看得见摸得着的“东西”，它也可以是虚拟的，不如说“老师与学校的关系”。

属性 ：教科书上解释为：“实体所具有的某一特性”，由此可见，属性一开始是个逻辑概念，比如说，“性别”是“人”的一个属性。在关系数据库中，属性又是个物理概念，属性可以看作是“表的一列”。

元组 ：表中的一行就是一个元组。

分量 ：元组的某个属性值。在一个关系数据库中，它是一个操作原子，即关系数据库在做任何操作的时候，属性是“不可分的”。否则就不是关系数据库了。

码 ：表中可以唯一确定一个元组的某个属性（或者属性组），如果这样的码有不止一个，那么大家都叫 候选码，我们从候选码中挑一个出来做老大，它就叫主码。

全码 ：如果一个码包含了所有的属性，这个码就是全码。

主属性 ：一个属性只要在任何一个候选码中出现过，这个属性就是主属性。

非主属性 ：与上面相反，没有在任何候选码中出现过，这个属性就是非主属性。

外码 ：一个属性（或属性组），它不是码，但是它别的表的码，它就是外码。

候选码： 若关系中的某一属性或属性组的值能唯一的标识一个元组，而其任何真子集都不能再标识，则称该属性组为（超级码）候选码。

第一范式（1NF）：属性不可分

1NF是对属性的原子性约束，要求属性具有原子性，不可再分解）

很明显，tel这个属性还可以进行分解，分解成手机和座机这两个属性，不满足第一范式的数据库，不是关系数据库！所以，我们在任何关系数据库管理系统中，做不出这样的“表”来。

第二范式（2NF）：符合1NF，并且非主属性完全依赖于码。

2NF是对记录的惟一性约束，要求记录有惟一标识，即实体的惟一性，更通俗说有主键ID

如果这都不能理解，只能看看如下科学的解释了：

一个候选码中的主属性也可能是好几个。如果一个主属性，它不能单独做为一个候选码，那么它也不能确定任何一个非主属性。给一个反例：我们考虑一个小学的教务 管理系统，学生上课指定一个老师，一本教材，一个教室，一个时间，大家都上课去吧，没有问题。那么数据库怎么设计？（学生上课表）

一个学生上一门课，一定在特定某个教室。所以有（学生，课程）－>教室

一个学生上一门课，一定是特定某个老师教。所以有（学生，课程）－>老师

一个学生上一门课，他老师的职称可以确定。所以有（学生，课程）－>老师职称

一个学生上一门课，一定是特定某个教材。所以有（学生，课程）－>教材

一个学生上一门课，一定在特定时间。所以有（学生，课程）－>上课时间

因此（学生，课程）是一个码。

然而，一个课程，一定指定了某个教材，一年级语文肯定用的是《小学语文1》，那么就有课程－>教材。（学生，课程）是个码，课程却决定了教材，这就叫做不完全依赖，或者说部分依赖。出现这样的情况，就不满足第二范式！有什么不好吗？你可以想想：

1、校长要新增加一门课程叫“微积分”，教材是《大学数学》，怎么办？学生还没选课，而学生又是主属性，主属性不能空，课程怎么记录呢，教材记到哪呢? ……郁闷了吧?(插入异常)

2、下学期没学生学一年级语文（上）了，学一年级语文（下）去了，那么表中将不存在一年级语文（上），也就没了《小学语文1》。这时候，校长问：一年级语文（上）用的什么教材啊？……郁闷了吧?(删除异常)

3、校长说：一年级语文（上）换教材，换成《大学语文》。有10000个学生选了这么课，改动好大啊！改累死了……郁闷了吧？（修改异常）

那应该怎么解决呢？投影分解，将一个表分解成两个或若干个表

学生上课表

###第三范式（3NF）：符合2NF，并且，消除传递依赖。

3NF是对字段冗余性的约束，即任何字段不能由其他字段派生出来，它要求字段没有冗余

正如前面所说：没有数据冗余的数据库并不一定是最好的数据库，所以有没有冗余的设计，要综合来考虑。

上面的“学生上课表”符合2NF，可以这样验证：两个主属性单独使用，不用确定其它四个非主属性的任何一个。但是它有传递依赖！在“老师”和“老师职称”这里，一个老师一定能确定一个老师职称。

如果不消除这种传递依赖，有可能会出现：

1、老师升级了，变教授了，要改数据库，表中有N条，改了N次……（修改异常）

2、没人选这个老师的课了，老师的职称也没了记录……（删除异常）

3、新来一个老师，还没分配教什么课，他的职称记到哪？……（插入异常）

那应该怎么解决呢？和上面一样，投影分解：

BCNF：符合3NF，并且，主属性不依赖于主属性。

若关系模式属于第二范式，且每个属性都不传递依赖于键码，则R属于BC范式。

通常BC范式的条件有多种等价的表述：每个非平凡依赖的左边必须包含键码；每个决定因素必须包含键码。

BC范式既检查非主属性，又检查主属性。当只检查非主属性时，就成了第三范式。满足BC范式的关系都必然满足第三范式。

还可以这么说：若一个关系达到了第三范式，并且它只有一个候选码，或者它的每个候选码都是单属性，则该关系自然达到BC范式。

一般，一个数据库设计符合3NF或BCNF就可以了。