数据库规范化的重要性 (数据库规范化意义)
数据库规范化是数据库设计过程中非常重要的一部分，它指的是将数据库中的数据按照一定的规则进行分解，以减少数据冗余性和数据不一致性，提高数据的完整性和一致性，从而提高数据库的性能和可维护性。本文将介绍以及实现数据库规范化的具体方法。
一、为什么需要数据库规范化
1. 减少数据冗余性
在数据库中，数据冗余指的是在多个表或多个字段中重复存储相同的数据，这会浪费存储空间，增加数据维护的难度，也会导致数据不一致性，即在不同的表或字段中存在不同的数据。通过数据库规范化，可以将重复的数据存储在一个表中，减少数据冗余性，从而提高数据库的存储效率。
2. 提高数据完整性和一致性
数据完整性和一致性是数据库设计的重要目标之一。数据完整指的是数据在输入和存储过程中保持有效和正确，而数据一致指的是数据在不同的表或字段中的值保持一致。在数据库设计过程中，通过合理地分解数据，建立数据之间的关系，可以保证数据的完整性和一致性。如果数据库中的数据不规范化，可能会导致在数据更新或删除时出现不一致性的问题，进而影响数据库的正确性和可操作性。
3. 提高数据库性能
数据库的性能是很多企业和个人非常关注的一个点。通过数据库规范化，可以减少数据冗余性，可以额外地提高数据库的性能。因为数据库的查询和更新操作将不需要在多个表或字段中进行，而是只在一个表中进行，减少了数据读写的次数，大大提高了数据库的效率和响应速度。
4. 降低数据库维护成本
一个不规范化的数据库会给数据维护带来很大的负担。因为在每个表或字段中都可能存在相同的数据，当这样的数据需要更新、修改或删除时，需要在所有表中分别进行操作，这将需要更多的时间和人员来维护数据的正确性。通过数据库规范化，可以将冗余数据分解成独立的表来减少数据的重复存储，降低数据库维护成本。
二、如何实现数据库规范化
1. 之一范式（1NF）
之一范式是指每个字段都是非分解的原子型数据项，即每个字段只包含一个属性值。通过将重复数据进行拆分，可避免数据冗余，并保证每个字段只包含一个属性值。
2. 第二范式（2NF）
第二范式是指数据表中所有字段都要和主键相关。如果表中的某个字段与主键不相关，就需要将其拆分到另一个新的数据表中。这样可以避免数据冗余，保证数据库的一致性和完整性。
3. 第三范式（3NF）
第三范式是指一个数据表中的每个字段都应该与主键直接相关，而不是间接相关。如果某个字段依赖于另一个字段，那么就需要将其分解到新的数据表中。这样可以保证数据的一致性和可维护性。
4. 其他范式
此外还存在其他的规范化范式，如巴斯-科德范式（BCNF）等，它们是为了解决数据之间的关系而产生的。不同的规范化范式可以根据具体的业务需求选择使用。
数据库规范化是数据库设计过程中非常重要的一部分，它对于数据的安全、可靠、高效和易维护等方面至关重要。通过实施规范化，可以减少数据冗余性和不一致性，提高数据的完整性和一致性，增强数据库的可扩展性和可维护性。在实践中，应根据具体业务需求选择适当的规范化范式，并充分考虑规范化带来的性能和可维护成本等因素。
相关问题拓展阅读：
什么是数据库中的规范化
规范化理论把关系应满足的规范要求分为几级，满足更低要求的一级叫做之一范式(1NF)，在之一范式的基础上提出了第二范式(2NF)，在第二范式的基础上又提出了第三范式(3NF)，以后又提出了BCNF范式，4NF，5NF。范式的等级越高，应满足的约束集条件也越严格。
之一范式（1NF）
在关系模式R中中，如果每个属性值都是不可再分的原子属性，则称R是之一范式的关系。例如：关系R（职工号，姓名，号码）中一个人可能有一个办公室和一个住宅号码，规范成为1NF的方法一般是将号码分为单位和住宅两个属性，即 R（职工号，姓名，办公，住宅）。1NF是关系模式的更低要求。
第二范式（2NF）
如果关系模式R是1NF且其中的所有非主属性都完全函数依赖于关键字，则称关系R 是属于第二范式的。例：选课关系 SC（SNO，CNO，GRADE，CREDIT）其中SNO为学号， CNO为课程号，GRADEGE 为成绩，CREDIT 为学分。 由以上条件，关键字为组合关键字（SNO，CNO）。在应用中使用以上关系模式有以下问题： （1）数据冗余，假设同一门课由40个学生选修，学分就重复40次；（2）更新复杂，若调整了某课程的学分，相应元组的CREDIT值都要更新，有可能会出现同一门课学分不同；（3）插入异常，如计划开新课，由于没人选修，没有学号关键字，只能等有人选修才能把课程和学分存入；（4）.删除异常，若学生已经结业，从当前数据库删除选修记录，而某些课程新生尚未选修，则此门课程及学分记录无法保存。以上问题产生的原因是非主属性CREDIT仅函数依赖于CNO，也就是CREDIT部分依赖组合关键字（SNO，CNO）而不是完全依赖。解决方法是将以上关系分解成两个关系模式 SC（SNO，CNO，GRADE）和C（CNO，CREDIT）。新关系包括两个关系模式，它们之间通过SC中的外键CNO相联系，需要时再进行自然联接，恢复原来的关系
第三范式（3NF）
如果关系模式R是2NF且其中的所有非主属性都不传递依赖于码，则称关系R是属于第三范式的。例如关系模式S（SNO，SNAME，DNO，DNAME，LOCATION）中各属性分别代表学号、姓名、所在系、系名称、系地址。关键字SNO决定各个属性。由于是单个关键字，没有部分依赖的问题，肯定是2NF。但关系S肯定有大量的冗余，有关学生所在系的几个属性DNO，DNAME，LOCATION将重复存储，插入、删除和修改时也将产生类似以上例的情况。原因在于关系中存在传递依赖，即SNO -> DNO，DNO -> LOCATION, 因此关键字SNO对LOCATION函数决定是通过传递依赖SNO -> LOCATION 实现的。也就是说，SNO不直接决定非主属性LOCATION。解决方法是将该关系模式分解为两个关系S（SNO，SNAME，DNO）和D（DNO，DNAME，LOCATION），两个关系通过S中的外键DNO联系。
BC范式(BCNF)
如果关系模式R的所有属性（包括主属性和非主属性）都不传递依赖于R的任何候选关键字，那么称关系R是属于BCNF的。或者说关系模式R中，如果每个决定因素都包含关键字（而不是被关键字所包含），则R是BCNF。 通常认为BCNF是修正的第三范式，有时也称为扩充的第三范式。
为什么数据库规范化处理
通常情况下，可以从两个方面来判断数据库是否设计的比较规范。一是看看是否拥有大量的窄表，二是宽表的数量是否足够的少。若符合这两个条件，则可以说明这个数据库的规范化水平还是比较高的。当然这是两个泛泛而谈的指标。为了达到数据库设计规范化的要求，一般来说，需要符合以下五个要求。
要求一：表中应该避免可为空的列。
虽然表中允许空列，但是，空字段是一种比较特殊的数据类型。数据库在处理的时候，需要进行特殊的处理。如此的话，就会增加数据库处理记录的复杂性。当表中有比较多的空字段时，在同等条件下，数据库处理的性能会降低许多。
所以，虽然在数据库表设计的时候，允许表中具有空字段，但是，我们应该尽量避免。若确实需要的话，我们可以通过一些折中的方式，来处理这些空字段，让其对数据库性能的影响降低到最少。
一是通过设置默认值的形式，来避免空字段的产生。如在一个人事管理系统中，有时候身份证号码字段可能允许为空。因为不是每个人都可以记住自己的身份证号码。而在员工报到的时候，可能身份证没有带在身边。所以，身份证号码字段往往不能及时提供。为此，身份证号码字段可以允许为空，以满足这些特殊情况的需要。但是，在数据库设计的时候，则可以做一些处理。如当用户没有输入内容的时候，则把这个字段的默认值设置为0或者为N/A。以避免空字段的产生。
二是若一张表中，允许为空的列比较多，接近表全部列数的三分之一。而且，这些列在大部分情况下，都是可有可无的。若数据库管理员遇到这种情况，笔者建议另外建立一张副表，以保存这些列。然后通过关键字把主表跟这张副表关联起来。将数据存储在两个独立的表中使得主表的设计更为简单，同时也能够满足存储空值信息的需要。
要求二：表不应该有重复的值或者列。
为了解决这个问题，有多种实现方式。但是，若设计不合理的话在，则会导致重复的值或者列。如我们也可以这么设计，把客户信息、联系人都放入同一张表中。为了解决多个联系人的问题，可以设置之一联系人、之一联系人、第二联系人、第二联系人等等。若还有第三联系人、第四联系人等等，则往往还需要加入更多的字段。
所以，在数据库设计的时候要尽量避免这种重复的值或者列的产生。笔者建议，若数据库管理员遇到这种情况，可以改变一下策略。如把客户联系人另外设置一张表。然后通过客户ID把供应商信息表跟客户联系人信息表连接起来。也就是说，尽量将重复的值放置到一张独立的表中进行管理。然后通过视图或者其他手段把这些独立的表联系起来。
要求三：表中记录应该有一个唯一的标识符。
在数据库表设计的时候，数据库管理员应该养成一个好习惯，用一个ID号来唯一的标识行记录，而不要通过名字、编号等字段来对纪录进行区分。每个表都应该有一个ID列，任何两个记录都不可以共享同一个ID值。另外，这个ID值更好有数据库来进行自动管理，而不要把这个任务给前台应用程序。否则的话，很容易产生ID值不统一的情况。
要求四：数据库对象要有统一的前缀名。
一个比较复杂的应用系统，其对应的数据库表往往以千计。若让数据库管理员看到对象名就了解这个数据库对象所起的作用，恐怕会比较困难。而且在数据库对象引用的时候，数据库管理员也会为不能迅速找到所需要的数据库对象而头疼。
其次，表、视图、函数等更好也有统一的前缀。如视图可以用V为前缀，而函数则可以利用F为前缀。如此数据库管理员无论是在日常管理还是对象引用的时候，都能够在最短的时间内找到自己所需要的对象。
要求五：尽量只存储单一实体类型的数据。
这里将的实体类型跟数据类型不是一回事，要注意区分。这里讲的实体类型是指所需要描述对象的本身。笔者举一个例子，估计大家就可以明白其中的内容了。如现在有一个图书馆里系统，有图书基本信息、作者信息两个实体对象。若用户要把这两个实体对象信息放在同一张表中也是可以的。如可以把表设计成图书名字、图书作者等等。可是如此设计的话，会给后续的维护带来不少的麻烦。
遇到这种情况时，笔者建议可以把上面这张表分解成三种独立的表，分别为图书基本信息表、作者基本信息表、图书与作者对应表等等。如此设计以后，以上遇到的所有问题就都引刃而解了。
以上五条是在数据库设计时达到规范化水平的基本要求。除了这些另外还有很多细节方面的要求，如数据类型、存储过程等等。而且，数据库规范往往没有技术方面的严格限制，主要依靠数据库管理员日常工作经验的累积。
数据库中为什么要对关系模式进行规范化？
关系模式进行规范化的目地：规范化目的是使结构更合理，消除存储异常，使数据冗余尽量小，便于插入、删除和更新
关系模式进行规范化的原则：遵从概念单一化 “一事一地”原则，即一个关系模式描述一个实体或实体间的一种联系。规范的实质就是概念的单一化。
关系模式进行规范化的方法：将关系模式投影分解成两个或两个以上的关系模式。
要求：分解后的关系模式应当与原关系模式”等价”，即经过自然联接可以恢复原关系而不丢失信息，并保持属性间合理的联系。
注意：一个关系模式结这分解可以得到不同关系模式，也就是说分解方法不是唯一的。最小冗余的要求必须以分解后的数据库能够表达原来数据库所有信息为前提来实现。其根本目标是节省存储空间，避免数据不一致性，提高对关系的操作效率，同时满足应用需求。实际上，并不一定要求全部模式都达到BCNF不可。有时故意保留部分冗余可能更方便数据查询。尤其对于那些更新频度不高，查询频度极高的数据库系统更是如此。
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