数据库三范式详解 数据库设计的必备知识 (什么是数据库三范式)

数据库三范式详解 数据库设计的必备知识

随着大数据时代的到来，数据库的使用越来越广泛。而数据库的设计则显得尤为重要，不仅涉及到数据安全和稳定性，还关乎着数据的查询效率和操作的流畅度。在数据库设计中，三范式是一个非常基础且重要的知识点，本文将从三范式的定义、要求、实现以及优缺点等方面来详细解析。

一、三范式的定义

三范式是关系数据库理论中的一个重要概念，也是设计一些关系数据库的基础原则。它在某种程度上其实就是依赖理论而来。三范式包含以下三个范式：

1. 之一范式（1NF）

之一范式是指数据库表的每一列都是原子性的，即不可再分。也就是说，如果一列中包含多个值，并且这些值没有任何顺序、逻辑关系，则应该将这些值拆分成独立的列。这样能够消除表中数据冗余，并提高数据的结构化程度。

2. 第二范式（2NF）

第二范式是指数据库表中的每一列都必须有对应的主键，且表中的每一列都要与主键相关。也就是说，每个表中只有一个主键，而每个非主键列都必须完全依赖于这个主键，而不能依赖于主键的一部分。

3. 第三范式（3NF）

第三范式是指数据库表中的每一列都必须与主键直接相关，而不是间接相关。也就是说，如果某个非主键列直接依赖于另一个非主键列而不是主键，则应该将其拆分成独立的表，以消除数据的冗余性。

二、三范式的要求

通过三范式的定义，我们可以发现它主要包含了以下几个要求：

1. 消除冗余

三范式能够有效地消除重复数据和数据冗余，从而提高数据的可靠性和稳定性。

2. 提高数据结构化程度

三范式要求数据库表中的每个列都是原子性的，这能够提高数据的结构化程度，使数据查询更加方便快捷。

3. 确保表之间的独立性

通过将表拆分成多个独立的表，并确保每个表都有独自的主键，能够保证表之间的独立性，避免了数据之间的混淆和干扰。

三、三范式的实现

在实现三范式时，需要遵循以下几个步骤：

1. 找出每个表的主键

在设计数据库时，要先确定每个表的主键，主键可以是单一列，也可以是多列的组合。主键不仅要唯一，而且要能够保证数据的完整性和一致性。

2. 检查非主键列

检查每张表的非主键列，如果该列只与主键相关，那么就满足第二范式。如果该列同时还依赖于其他非主键列，则需要将其拆分成另一个表，以满足第三范式。

3. 拆分表

如果在第二步中发现有某些列不满足第三范式，就需要将其拆分成独立的表。在拆分表的过程中，需要注意新表的主键与原表的主键之间要建立一个对应关系，以便于查询时能够连接两张表。

四、三范式的优缺点

三范式在数据库设计中有着非常重要的作用，不过它也存在一些缺点：

1. 对性能的影响

由于三范式的要求严格，数据表的拆分、合并等操作需要耗费较多的时间，而且查询也会变得更加复杂，影响数据库的性能。

2. 设计难度较大

三范式需要严格遵循其规定，这就要求设计者必须对数据库设计有较高的理解和技能水平，否则很难做到设计的完美。

3. 不适用于所有情况

三范式不能完全适用于所有的数据库设计场景，有时候过分严格的三范式反而会对数据库的设计产生不利影响。

综上所述，三范式虽然有一定的缺点，但它作为数据库设计的基础之一，仍然是必备的知识。在实际应用中，我们需要灵活运用三范式的要求，寻找到适合自己的数据库设计方案，从而达到更好的数据管理和利用效果。

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• 详细说明数据库规范的三个范式 ??

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通坦做俗理解

1、不可分（原子性尺信皮）

2、一表一事（每个字段都跟主键有关系）

3、直接相关（每陵差个字段跟主键都是之接相关而不是间接相关）

第三范式的要求如下：，每一列只有一个值，每一行都能区分。，每一个表都不包含其他表已经包含的非主关键字信息。实质上，设计范式用很形象、很简洁的话语就能说清楚。这里将对范式进行通俗地说明，以一个简单论坛的数据库为例讲解怎么样将这些范式应用于实际工程.范式说明之一范式（1NF）：数据库表中的字段都是单一属性的，不可再分。这个单一属性由基本类型构成，包括整型、实数、字符型、逻辑型、日期型等。 例如，符合之一范式： 字段1 字段2 字段3 字段 不符合之一范式： 字液竖段1 字段2 字段3 字段 字段3.1 字段3.很显然，在当前的任何关系数据库管理系统（DBMS）中，傻瓜也不可能做出不符合之一范式的数据库，因为这些DBMS不允许你把数据库表的一列再分成二列或多列。因此，你想在现有的DBMS中设计出不符合之一范式的数据库都是不可能的。第二范式（2NF）：数据库表中不存在非关键字段对任一候选关键字段的部分函数依赖（部分函数依赖指的是存在组合关键字中的某些字段决定非关键字段的情况），也即所有非关键字段都完全依赖于任意一组候选关键字。 假定选课关系表为SelectCourse(学号, 姓名, 年龄, 课程名称, 成绩, 学分)， 关键字为组合关键字(学号, 课程名称)，因为存在如下决定关系：(学号, 课程名称) → (姓名, 年龄, 成绩, 学分) 这个表不满足第二范式，因为存在如下决定关系： (课程名称) → (学分)(学号) → (姓名, 年龄) 即存在组合关键字中凳态的字段决定非关键字的情况。 由于不符合2NF，这个选课关系表会存在如下问题：(1) 数据冗余： 同一门课程由n个学生选修，”学分枣埋源”就重复n-1次；同一个学生选修了m门课程，姓名和年龄就重复了m-1次。(2) 更新异常： 若调整了某门课程的学分，数据表中所有行的”学分”值都要更新，否则会出现同一门课程学分不同的情况。

满足更低程度要求的范式属于之一范式，简称1NF；在之一范式中进一步满足非野核主属性对主属性完全依赖要求的关段脊册系属于第二范式，在第二范式中进一步满足非主属性对主属性没有传递依赖要求的关系属于第握宏三范式。这些范式是递进的，范式越高、规范化程度越高。但数据库设计中并不能一味追求高范式，因为高范式往往意味着查询效率的降低（虽然冗余减少了，但有时为了效率，应当留部分冗余的），因此数据库设计中，往往在效率与冗余中寻找折中或者平衡。

　　关系数据库中的关系要满足一定的要求。若关系满足不同程度的要求，就称它属于不同的范式（Normal Form）。范式也叫关系范式，因为范式存在于关系中。范式是关系模式满足不同程度的规范化要求的标准。满足更低程困败御度要求的范式属于之一范式，简称1NF；在之一范式中进一步满足一些要求的关系属于第二范式，简称2NF，依次类推，还有3NF、BCNF、4NF、5NF，这些都是关系范式。

　　对关系模式的属性间的函数依赖加以不同的限制就形成了不同的范式。这些范式是递进的，即如果是一个关系是1NF的，它比不是1NF的关系要好；同样，2NF的关系比1NF的关系要好等等，范式越高、规范化程度越高，关系模式就越好。

之一范式

　　定义 设 R 是一个关系模式，如果 R 中的每一个属性 A 的值域中的每个值都是不可分解的，则称 R 是属于之一范式的，记作 R ∈ 1NF。

　　例如：在关系 SA（姓名，工资）中，属性“工资”还可再分为基本工资，奖金还有补贴 3 个数据项，这违背了之一范式中元组的每个属性不可再分的原则，所以它不满足之一范式。

　　将非之一范式的关系转换为之一范式的关系非常简单，只需要将所有数据项都分解成不可再分的最小数据项就可以了。例如上面的关系改为 SA（姓名，基本工资，奖金，补贴）即可。

第二范式

　　定义 如果关系 R ∈ 1NF，并且 R 中每一个非主属性完全函数依赖于任一个候选码，则 R ∈ 2NF。

　　从定义可以看出，若某个 1NF 的关系的主码只由一个列组成，那么这个关系就是 2NF 关系。但是，如果主码是由多个属性列共同组成的复合主码，并且存在非主属性对属性的部分函数依赖，则这个关系不是 2NF 关系。

　　例如：在关系 SB（学号，姓名，系名，系主任，课号，成绩）中，、

　　非主属性“姓名”仅函数依赖于“学号”，也就是“姓名”部分函数依赖于主码（学号，课号）而不是完全依赖；

　　非主属性“系名”仅函数依赖于“学号”，也就是“系名”部分函数依赖于主码（学号，课号）而不是完全依赖；

　　非主属性“系主任”仅函数依赖于“学号”，也就是“系主任”部分函数依赖于主码（学号，课号）而不是完全依赖。

　　所以 SB 不满足第二范式，不是 2NF 关系。可以用模式分解的方法将非 2NF 的关系模式分解为多个 2NF 的关系模式。去掉部分函数依赖关系的分解过程如下：

　　1. 用组成主码的属性枯灶的每一个子集作为主码构成一个表。

　　2. 对于每个表，将依赖于此主码的属性放置到此表中。汪岩

　　例如：将 SB 分解为两个关系模式

　　SC（学号，课号，成绩），主码为（学号，课号）

　　SD（学号，姓名，系名，系主任），主码为 学号。

第三范式

　　定义 如果关系 R ∈ 2NF，并且 R 中每一个非主属性对任何候选码都不存在传递函数依赖，则 R ∈ 3NF 。

　　从定义中可以看出，如果存在非主属性对主码的传递依赖，则相应的关系模式就不是 3NF。

　　接着上面的例子，关系模式 SC 和 SD 均是 2NF 的，但在关系 SD（学号，姓名，系名，系主任）中，存在如下函数依赖：

　　学号 → 系名

　　系名 → 系主任

　　系名 －\→ 学号

　　那么，存在着一个传递函数依赖“学号 → 系主任”成立。

　　从上面的分析可以知道，因为在 SD 中存在传递函数依赖，所以 SD 不满足 3NF。因此需要对其进行下一步的分解。去掉传递函数依赖的分解过程如下：

　　1. 对于不是候选码的每个决定因子，从关系模式中删除依赖于该决定因子的属性。

　　2. 新建一个关系模式，新的关系模式中应包含在原表中所有依赖于该决定因子的属性。

　　3. 将决定因子作为新关系模式的主码。

　　例如：将 SD 分解为

　　SE（学号，姓名，系名）

　　SF（系名，系主任）

　　这两个关系模式不再存在传递依赖，它们均为第三范式。在通常的数据库设计中，一般要求要达到 3NF。3NF 是一个实际可用的关系模式应满足的更低范式。

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