數(shù)據(jù)庫的設(shè)計范式規(guī)范化

1、v1.0可編輯可修改數(shù)據(jù)庫的設(shè)計范式是數(shù)據(jù)庫設(shè)計所需要滿足的規(guī)范，滿足這些規(guī)范的數(shù)據(jù)庫是簡潔的、結(jié)構(gòu)明晰的，同時，不會發(fā)生插入（insert ）、刪除（delete ）和更 新（update）操作異常。反之則是亂七八糟，不僅給數(shù)據(jù)庫的編程人員制造麻煩， 而且面目可憎，可能存儲了大量不需要的冗余信息。范式說明第一范式（1NF）無重復(fù)的列所謂第一范式（1NF）是指數(shù)據(jù)庫表的每一列都是不可分割的基本數(shù)據(jù) 項，同一列中不能有多個值，即實體中的某個屬性不能有多個值或者不能有重復(fù) 的屬性。如果出現(xiàn)重復(fù)的屬性，就可能需要定義一個新的實體， 新的實體由重復(fù) 的屬性構(gòu)成，新實體與原實體之間為一對多關(guān)系。在第一范

2、式（1NF）中表的每一行只包含一個實例的信息。簡而言之，第一范式就是無重復(fù)的列。說明：在任何一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，第一范式（1NF）是對關(guān)系模式的基本要求， 不滿足第一范式（1NF）的數(shù)據(jù)庫就不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫。例如，如下的數(shù)據(jù)庫表是符合第一范式的：字段1字段2字段3字段4而這樣的數(shù)據(jù)庫表是不符合第一范式的:v1.0可編輯可修改字段1字段2字段3字段4字段字段數(shù)據(jù)庫表中的字段都是單一屬性的，不可再分。這個單一屬性由基本類型構(gòu)成， 包括整型、實數(shù)、字符型、邏輯型、日期型等。很顯然，在當(dāng)前的任何關(guān)系數(shù)據(jù) 庫管理系統(tǒng)（DBMS中，傻瓜也不可能做出不符合第一范式的數(shù)據(jù)庫，因為這些 DBMST允許你把數(shù)據(jù)庫表的

3、一列再分成二列或多列。因此，你想在現(xiàn)有的DBMS中設(shè)計出不符合第一范式的數(shù)據(jù)庫都是不可能的。第二范式（2ND屬性完全依賴于主鍵消除部分子函數(shù)依賴 如果關(guān)系模式R為第一范式，并且R中每一個非主屬性完全函數(shù)依賴于 R 的某個候選鍵，則稱為第二范式模式。第二范式（2ND是在第一范式（1NR）的基礎(chǔ)上建立起來的，即滿足第二范式（2ND必須先滿足第一范式（1NR 。第二范式（2ND要求數(shù)據(jù)庫表中的每 個實例或行必須可以被惟一地區(qū)分。為實現(xiàn)區(qū)分通常需要為表加上一個列，以存 儲各個實例的惟一標(biāo)識。這個惟一屬性列被稱為主關(guān)鍵字或主鍵、主碼。例如員工信息表中加上了員工編號（emp_id）歹1，因為每個員工的員工

4、編號 是惟一的，因此每個員工可以被惟一區(qū)分。簡而言之，第二范式（2NF）就是非主屬性完全依賴于主關(guān)鍵字。所謂完全依賴是指不能存在僅依賴主關(guān)鍵字一部分的屬性（設(shè)有函數(shù)依賴W>A,若存在XW有X-A成立，那么稱 W>A是局部依賴，否則就稱 W>A是完 全函數(shù)依賴）。如果存在，那么這個屬性和主關(guān)鍵字的這一部分應(yīng)該分離出來形 成一個新的實體，新實體與原實體之間是一對多的關(guān)系。v1.0可編輯可修改假定選課關(guān)系表為SelectCourse（學(xué)號，姓名，年齡，課程名稱，成 績，學(xué)分），關(guān)鍵字為組合關(guān)鍵字（學(xué)號，課程名稱），因為存在如下決定關(guān)系：（學(xué)號，課程名稱）一（姓名，年齡，成績，學(xué)分）

5、這個數(shù)據(jù)庫表不滿足第二范式，因為存在如下決定關(guān)系：（課程名稱）一（學(xué)分）（學(xué)號）一（姓名，年齡）即存在組合關(guān)鍵字中的字段決定非關(guān)鍵字的情況。由于不符合2NF,這個選課關(guān)系表會存在如下問題：數(shù)據(jù)冗余：同一門課程由n個學(xué)生選修，“學(xué)分"就重復(fù)n-1次；同一個學(xué)生選修了 m門課程, 姓名和年齡就重復(fù)了 m-1次。（2） 更新異常：若調(diào)整了某門課程的學(xué)分，數(shù)據(jù)表中所有行的“學(xué)分"值都要更新，否則會出現(xiàn)同 一門課程學(xué)分不同的情況。插入異常：v1.0可編輯可修改假設(shè)要開設(shè)一門新的課程，暫時還沒有人選修。這樣，由于還沒有“學(xué)號"關(guān)鍵字， 課程名稱和學(xué)分也無法記錄入數(shù)據(jù)庫。（4）

6、 刪除異常：假設(shè)一批學(xué)生已經(jīng)完成課程的選修， 這些選修記錄就應(yīng)該從數(shù)據(jù)庫表中刪除。 但 是，與此同時，課程名稱和學(xué)分信息也被刪除了。很顯然，這也會導(dǎo)致插入異常。把選課關(guān)系表SelectCourse改為如下三個表：學(xué)生：Student（學(xué)號， 姓名， 年齡）；課程：Course（課程名稱，學(xué)分）；選課關(guān)系：SelectCourse（學(xué)號，課程名稱，成績）。這樣的數(shù)據(jù)庫表是符合第二范式的，消除了數(shù)據(jù)冗余、更新異常、插入異常和刪除異常。另外，所有單關(guān)鍵字的數(shù)據(jù)庫表都符合第二范式，因為不可能存在組合關(guān)鍵字。第三范式（3NR）屬性不依賴于其它非主屬性消除傳遞依賴 如果關(guān)系模式R是第二范式，且每個非主屬性

7、都不傳遞依賴于R的候選鍵，則稱R為第三范式模式。v1.0可編輯可修改滿足第三范式（3NF）必須先滿足第二范式（2NR。第三范式（3NR） 要求一個數(shù)據(jù)庫表中不包含已在其它表中已包含的非主關(guān)鍵字信息。例如，存在一個部門信息表，其中每個部門有部門編號（dept_id ）、部門名稱、 部門簡介等信息。那么在的員工信息表中列出部門編號后就不能再將部門名稱、部門簡介等與部門有關(guān)的信息再加入員工信息表中。如果不存在部門信息表，則根據(jù)第三范式（3NE也應(yīng)該構(gòu)建它，否則就會有大量的數(shù)據(jù)冗余。第三范式（3NF）:在第二范式的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)表中如果不存在非關(guān)鍵字段對任一候選關(guān)鍵字段的傳遞函數(shù)依賴則符合第三范式。簡而

8、言之，第三范式就是屬性不依賴于其它非主屬性。所謂傳遞函數(shù)依賴，指的是如果存在"A 一 B - C”的決定關(guān)系，則C傳遞 函數(shù)依賴于A。因此，滿足第三范式的數(shù)據(jù)庫表應(yīng)該不存在如下依賴關(guān)系：關(guān)鍵字段一非關(guān)鍵字段x -非關(guān)鍵字段y假定學(xué)生關(guān)系表為Student（學(xué)號，姓名，年齡，所在學(xué)院，學(xué)院地 點，學(xué)院電話），關(guān)鍵字為單一關(guān)鍵字"學(xué)號"，因為存在如下決定關(guān)系：（學(xué)號）一（姓名，年齡，所在學(xué)院，學(xué)院地點，學(xué)院電話）這個數(shù)據(jù)庫是符合2NF的，但是不符合3NF,因為存在如下決定關(guān)系：（學(xué)號）一（所在學(xué)院）一（學(xué)院地點，學(xué)院電話）v1.0可編輯可修改即存在非關(guān)鍵字段"

9、;學(xué)院地點"、"學(xué)院電話”對關(guān)鍵字段"學(xué)號"的傳遞函數(shù)依賴。它也會存在數(shù)據(jù)冗余、更新異常、插入異常和刪除異常的情況，讀者可自行分析 得知。把學(xué)生關(guān)系表分為如下兩個表：學(xué)生：（學(xué)號，姓名，年齡，所在學(xué)院）；學(xué)院：（學(xué)院，地點，電話）。這樣的數(shù)據(jù)庫表是符合第三范式的， 消除了數(shù)據(jù)冗余、更新異常、插入異常和刪 除異常。鮑依斯-科得范式（BCN/ 3NF的改進(jìn)形式）若關(guān)系模式R是第一范式，且每個屬性都不傳遞依賴于 R的候選鍵。這種關(guān) 系模式就是BCNF奠式。即在第三范式的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)庫表中如果不存在任何字 段對任一候選關(guān)鍵字段的傳遞函數(shù)依賴則符合鮑依斯-科得范式

10、。假設(shè)倉庫管理關(guān)系表為StorehouseManage（倉庫ID,存儲物品ID,管理員 ID,數(shù)量），且有一個管理員只在一個倉庫工作；一個倉庫可以存儲多種物品。 這個數(shù)據(jù)庫表中存在如下決定關(guān)系：（倉庫ID,存儲物品ID） 一（管理員ID,數(shù)量）（管理員ID,存儲物品ID） 一 （倉庫ID,數(shù)量）6v1.0可編輯可修改所以，（倉庫ID,存儲物品ID）和（管理員ID,存儲物品ID）都是 StorehouseManage的候選關(guān)鍵字，表中的唯一非關(guān)鍵字段為數(shù)量，它是符合第 三范式的。但是，由于存在如下決定關(guān)系：（倉庫ID） 一 （管理員ID）（管理員ID） 一 （倉庫ID）即存在關(guān)鍵字段決定關(guān)鍵字段的情況，所以其不符合BCNFE式。它會出現(xiàn)如下異常情況：（1） 刪除異常：當(dāng)倉庫被清空后，所有"存儲物品ID"和"數(shù)量"信息被刪除的同時，"倉庫ID"和" 管理員ID”信息也被刪除了。插入異常：當(dāng)倉庫沒有存儲任何物品時，無法給倉庫分配管理員。（3） 更新異常：如果倉庫換了管理員，則表中所有行的管理員ID都要修改。把倉庫管理關(guān)系表分解為二個關(guān)系表：v1.0可編輯可修改倉庫管理：Storehous