數(shù)據(jù)庫(kù)范式設(shè)計(jì)(專題)

2024年7月31日第1頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)范式設(shè)計(jì)專題教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)：第一、二、三范式教學(xué)過(guò)程2024年7月31日第2頁(yè)2.3.3范式與規(guī)范化數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)范式是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)所需要滿足的規(guī)范，滿足這些規(guī)范的數(shù)據(jù)庫(kù)是簡(jiǎn)潔的、結(jié)構(gòu)明晰的，同時(shí)，不會(huì)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(kù)的編程人員制造麻煩，而且面目可憎，可能存儲(chǔ)了大量不需要的冗余信息。目前關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)有六種范式：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、第四范式（4NF）、第五范式（5NF）和第六范式（6NF）。

第一范式(1stNF)在任何一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，第一范式（1NF）是對(duì)關(guān)系模式的基本要求，不滿足第一范式（1NF）的數(shù)據(jù)庫(kù)就不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。所謂第一范式（1NF）是指數(shù)據(jù)庫(kù)表的每一列都是不可分割的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)，同一列中不能有多個(gè)值，即實(shí)體中的某個(gè)屬性不能有多個(gè)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(gè)新的實(shí)體，新的實(shí)體由重復(fù)的屬性構(gòu)成，新實(shí)體與原實(shí)體之間為一對(duì)多關(guān)系。在第一范式（1NF）中表的每一行只包含一個(gè)實(shí)例的信息。簡(jiǎn)而言之，第一范式就是無(wú)重復(fù)的列。BuyerIDCountryCity1142中國(guó)中國(guó)日本美國(guó)北京北京東京紐約………BuyerIDAddress1234中國(guó)北京市

美國(guó)紐約市英國(guó)利物浦日本東京市…

…2第二范式（2NF）第二范式（2NF）是在第一范式（1NF）的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，即滿足第二范式（2NF）必須先滿足第一范式（1NF）。第二范式（2NF）要求數(shù)據(jù)庫(kù)表中的每個(gè)實(shí)例或行必須可以被惟一地區(qū)分。為實(shí)現(xiàn)區(qū)分通常需要為表加上一個(gè)列，以存儲(chǔ)各個(gè)實(shí)例的惟一標(biāo)識(shí)。這個(gè)惟一屬性列被稱為主關(guān)鍵字或主鍵、主碼。Orders字段例子訂單編號(hào)產(chǎn)品編號(hào)訂購(gòu)日期價(jià)格001A0012000-2-3$29.00…

…Orders字段例子訂單編號(hào)訂購(gòu)日期0012000-2-3Products字段例子產(chǎn)品編號(hào)價(jià)格A001$29.003第三范式（3NF）滿足第三范式（3NF）必須先滿足第二范式（2NF）。簡(jiǎn)而言之，第三范式（3NF）要求一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表中不能包含已經(jīng)在其它表中存在的非主關(guān)鍵字信息。即，第三范式就是屬性不依賴于其它非主屬性(即表與表之間存儲(chǔ)數(shù)據(jù)獨(dú)立)。Orders字段例子訂單編號(hào)訂購(gòu)日期顧客編號(hào)0012000-2-3AB001顧客姓名Tony…

…Orders字段例子訂單編號(hào)訂購(gòu)日期顧客編號(hào)0012000-2-3AB001…

…規(guī)范化實(shí)例假設(shè)某建筑公司要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。公司的業(yè)務(wù)規(guī)則概括說(shuō)明如下：公司承擔(dān)多個(gè)工程項(xiàng)目，每一項(xiàng)工程有：工程號(hào)、工程名稱、施工人員等公司有多名職工，每一名職工有：職工號(hào)、姓名、性別、職務(wù)（工程師、技術(shù)員）等公司按照工時(shí)和小時(shí)工資率支付工資，小時(shí)工資率由職工的職務(wù)決定（例如，技術(shù)員的小時(shí)工資率與工程師不同）公司定期制定一個(gè)工資報(bào)表，如圖-1所示規(guī)范化實(shí)例工程號(hào)工程名稱職工號(hào)姓名職務(wù)小時(shí)工資率工時(shí)實(shí)發(fā)工資A1花園大廈1001齊光明工程師6513845.001002李思岐技術(shù)員6016960.001004葛宇宏律師60191140.00小計(jì)2945.00A2立交橋1001齊光明工程師6515975.001003鞠明亮工人5517935.00小計(jì)1910.00A3臨江飯店1002李思岐技術(shù)員60181080.001004葛宇洪技術(shù)員6014840.00小計(jì)1920.00圖-1某公司的工資表規(guī)范化實(shí)例工程號(hào)工程名稱職工號(hào)姓名職務(wù)小時(shí)工資率工時(shí)A1花園大廈1001齊光明工程師6513A1花園大廈1002李思岐技術(shù)員6016A1花園大廈1001齊光明工程師6513A1花園大廈1003鞠明亮工人5517A3臨江飯店1002李思岐技術(shù)員6018A3臨江飯店1004葛宇洪技術(shù)員6014圖-2某公司的項(xiàng)目工時(shí)表規(guī)范化實(shí)例1.表中包含大量的冗余，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常：更新異常例如，修改職工號(hào)=1001的職務(wù)，則必須修改所有職工號(hào)=1001的行添加異常若要增加一個(gè)新的職工時(shí)，首先必須給這名職工分配一個(gè)工程?；蛘邽榱颂砑右幻侣毠さ臄?shù)據(jù)，先給這名職工分配一個(gè)虛擬的工程。（因?yàn)橹麝P(guān)鍵字不能為空）刪除異常例如，1001號(hào)職工要辭職，則必須刪除所有職工號(hào)＝1001的數(shù)據(jù)行。這樣的刪除操作，很可能丟失了其它有用的數(shù)據(jù)規(guī)范化實(shí)例2．采用這種方法設(shè)計(jì)表的結(jié)構(gòu)，雖然很容易產(chǎn)生工資報(bào)表，但是每當(dāng)一名職工分配一個(gè)工程時(shí)，都要重復(fù)輸入大量的數(shù)據(jù)。這種重復(fù)的輸入操作，很可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致性。一張表描述了多件事情，如圖-3所示。應(yīng)用范式規(guī)范化設(shè)計(jì)工程號(hào)工程名稱職工號(hào)姓名職務(wù)小時(shí)工資率工時(shí)圖-3函數(shù)依賴圖工程信息員工信息項(xiàng)目工時(shí)信息應(yīng)用第二范式規(guī)范化工程號(hào)工程名稱職工號(hào)姓名職務(wù)小時(shí)工資率工程號(hào)職工號(hào)工時(shí)圖-4

應(yīng)用第二范式工程表員工表項(xiàng)目工時(shí)表滿足第三范式嗎？

應(yīng)用第三范式規(guī)范化工程號(hào)工程名稱職工號(hào)姓名職務(wù)職務(wù)小時(shí)工資率工程號(hào)職工號(hào)工時(shí)工程表員工表職務(wù)表工程表鮑依斯-科得范式（BCNF）BCNF:在3NF基礎(chǔ)上，加上主鍵也不能有傳遞依賴規(guī)范化和性能的關(guān)系為滿足某種商業(yè)目標(biāo)，數(shù)據(jù)庫(kù)性能比規(guī)范化數(shù)據(jù)庫(kù)更重要通過(guò)在給定的表中添加額外的字段，以大量減少需要從中搜索信息所需的時(shí)間通過(guò)在給定的表中插入計(jì)算列（如成績(jī)總分），以方便查詢進(jìn)行規(guī)范化的同時(shí)，還需要綜合考慮數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。總結(jié):規(guī)范化的本質(zhì)是提高數(shù)據(jù)獨(dú)立性，解決插入異常、