数据库范式

7月28日
范式
转自：http://www.yiboit.com/?uid-347-action-viewspace-itemid-1136


关系数据库中的关系必须满足一定的要求。满足不同程度要求的为不同范式。数据库的设计范式是数据库设计所需要满足的规范。只有理解数据库的设计范式，才能设计出高效率、优雅的数据库，否则可能会设计出错误的数据库。

目前，主要有六种范式：第一范式、第二范式、第三范式、BC范式、第四范式和第五范式。满足最低要求的叫第一范式，简称1NF。在第一范式基础上进一步满足一些要求的为第二范式，简称2NF。其余依此类推。

范式可以避免数据冗余，减少数据库的空间，减轻维护数据完整性的麻烦，但是操作困难，因为需要联系多个表才能得到所需要数据，而且范式越高性能就会越差。要权衡是否使用更高范式是比较麻烦的，一般在项目中，用得最多的也就是第三范式，我认为使用到第三范式也就足够了，性能好而且方便管理数据。

函数依赖,如果一个表中某一个字段Y的值是由另外一个字段或一组字段X的值来确定的，就称为Y函数依赖于X。

第一范式(1NF)
定义：如果关系模式R的每个关系r的属性都是不可分的数据项，那么就称R是第一范式的模式。
简单的说，每一个属性都是原子项，不可分割。
1NF是关系模式应具备的最起码的条件，如果数据库设计不能满足第一范式，就不称为关系型数据库。关系数据库设计研究的关系规范化是在1NF之上进行的。

例如(学生信息表)：
学生编号　　姓名　　性别　　联系方式
20080901　　张三　　男　　　email:[e-mail],phone:[phone]
20080902　　李四　　女　　　email:[e-mail],phone:[phone]

以上的表就不符合，第一范式：联系方式字段可以再分，所以变更为正确的是：

学生编号　　姓名　　性别　　电子邮件　　　电话
20080901　　张三　　男　　　[e-mail]　　88886666
20080902　　李四　　女　　　[e-mail]　　66668888

第二范式（2NF）
定义：如果关系模式R是1NF，且每个非主属性完全函数依赖于候选键，那么就称R是第二范式。
简单的说，第二范式要满足以下的条件：首先要满足第一范式，其次每个非主属性要完全函数依赖与候选键，或者是主键。也就是说，每个非主属性是由整个主键函数决定的，而不能由主键的一部分来决定。

例如(学生选课表):
学生　　　　课程　　　教师　　　　教师职称　　教材　　　　　　　　　教室　　上课时间
李四　　　　Spring　　张老师　　　java讲师　　《Spring深入浅出》　　３０１　08:00
张三　　　　Struts　　杨老师　　　java讲师　　《Struts in Action》　３０２　13:30

这里通过（学生，课程）可以确定教师、教师职称，教材，教室和上课时间，所以可以把（学生，课程）作为主键。但是，教材并不完全依赖于（学生，课程），只拿出课程就可以确定教材，因为一个课程，一定指定了某个教材。这就叫不完全依赖，或者部分依赖。出现这种情况，就不满足第二范式。

修改后，选课表：
学生　　　　课程　　　教师　　　　教师职称　　教室　　上课时间
李四　　　　Spring　　张老师　　　java讲师　　３０１　08:00
张三　　　　Struts　　杨老师　　　java讲师　　３０２　13:30

课程表：
课程　　　教材　　　　　　　　
Spring　　《Spring深入浅出》　
Struts　　《Struts in Action》

所以，第二范式可以说是消除部分依赖。第二范式可以减少插入异常，删除异常和修改异常。


第三范式（3NF）
定义：如果关系模式R是2NF，且关系模式R（U，F）中的所有非主属性对任何候选关键字都不存在传递依赖，则称关系R是属于第三范式。 
简单的说，第三范式要满足以下的条件：首先要满足第二范式，其次非主属性之间不存在函数依赖。由于满足了第二范式，表示每个非主属性都函数依赖于主键。如果非主属性之间存在了函数依赖，就会存在传递依赖，这样就不满足第三范式。

上例中修改后的选课表中，一个教师能确定一个教师职称。这样，教师依赖于（学生，课程），而教师职称又依赖于教师，这叫传递依赖。第三范式就是要消除传递依赖。

修改后，选课表：

学生　　　　课程　　　教师　　　　教室　　上课时间
李四　　　　Spring　　张老师　　　３０１　08:00
张三　　　　Struts　　杨老师　　　３０２　13:30

教师表：
教师　　　　教师职称
张老师　　　java讲师
杨老师　　　java讲师

这样，新教师的职称在没被选课的时候也有地方存了，没人选这个教师的课的时候教师的职称也不至于被删除，修改教师职称时只修改教师表就可以了。

简单的说，
第一范式就是原子性，字段不可再分割；
第二范式就是完全依赖，没有部分依赖；
第三范式就是没有传递依赖。