关系数据库·范式介绍

一、基本介绍

设计关系数据库时,遵从不同的规范要求,设计出合理的关系型数据库,这些不同的规范要求被称为不同的范式,各种范式呈 递次规范,越高的 范式 数据库冗余越小。

目前关系数据库有六种范式:第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)、巴斯-科德范式(BCNF)、第四范式(4NF)和第五范式(5NF,又称完美范式)。满足最低要求的范式是第一范式(1NF)。在第一范式的基础上进一步满足更多规范要求的称为第二范式(2NF),其余范式以次类推。一般说来,数据库只需满足第三范式(3NF)就行了。

范式的包含关系。一个数据库设计如果符合第二范式,一定也符合第一范式。如果符合第三范式,一定也符合第二范式…

数据库基本概念

要理解范式,首先必须对知道什么是关系数据库,简单的说:关系数据库就是用二维表来保存数据。表和表之间可以……(省略10W字),如果对数据库很熟悉,可以不用理会下面的概念。

实体: 现实世界中客观存在并可以被区别的事物。比如“一个学生”、“一本书”、“一门课”等等。值得强调的是这里所说的“事物”不仅仅是看得见摸得着的“东西”，它也可以是虚拟的，不如说“老师与学校的关系”。

属性: 教科书上解释为:“实体所具有的某一特性”，由此可见，属性一开始是个逻辑概念，比如说，“性别”是“人”的一个属性。在关系数据库中，属性又是个物理概念，属性可以看作是“表的一列”。

元组：表中的一行就是一个元组。

分量：元组的某个 属性值。在一个关系数据库中，它是一个操作原子，即关系数据库在做任何操作的时候，属性是“不可分的”。否则就不是关系数据库了。

码(键)：表中可以唯一确定一个元组的某个 属性(或者属性组)，如果这样的码有不止一个，那么大家都叫 候选码，我们从候选码中挑一个出来做老大，它就叫主码(主键)。

全码：如果一个码包含了所有的属性，这个码就是全码。

主属性：一个属性只要在任何一个候选码中出现过，这个属性就是主属性。

非主属性：与上面相反，没有在任何候选码中出现过，这个属性就是非主属性。

外码：一个属性(或属性组)，它不是码，但是它别的表的码，它就是外码。

候选码： 若关系中的某一属性或属性组的值能唯一的标识一个元组，而其任何真子集都不能再标识，则称该属性组为(超级码)候选码。

数据库，部分函数依赖，传递函数依赖，完全函数依赖，三种范式的区别

函数依赖: 设X,Y是关系R的两个属性集合,存在X→Y;则称Y 函数依赖于X。

部分函数依赖：设X,Y是关系R的两个属性集合，存在X→Y; 若X’是X的真子集，存在X’→Y，则称Y 部分函数依赖于X。

完全函数依赖：设X,Y是关系R的两个属性集合，X’是X的真子集，存在X→Y; X’是X的真子集，但对每一个X’都有X’!→Y，则称Y完全函数依赖于X。(个人理解为 只能通过 X确定 Y，并且每个X’ 都不能确定Y 的关系 就是完全函数依赖)

传递函数依赖：设X,Y,Z是关系R中互不相同的属性集合，存在X→Y(Y !→X),Y→Z(Z !→Y)，则称Z传递函数依赖于X。

假如 Z 函数依赖于 Y，且 Y 函数依赖于 X （『Y 不包含于 X，且 X 不函数依赖于 Y』这个前提），那么我们就称 Z 传递函数依赖于 X ，记作 X T→ Z，如图3。

二、6种范式

前面说到，范式越高，数据的冗余度越小。其实没有冗余的数据库设计是可以做到的。但是，没有冗余的数据库未必是最好的数据库，有时为了提高运行效率，就必须降低范式标准，适当保留冗余数据。具体做法是：在概念数据模型设计时遵守第三范式，降低范式标准的工作放到物理数据模型设计时考虑。降低范式就是增加字段，允许冗余。(最典型的就是在一些数据表中不仅存作为外键的user_id,同样存user_name,这样虽然违反数据库范式增加了user_name字段，但是却提高了效率，减少了获取user_id后再去user表中获取user name的操作)

所以实际中，我们只需要考虑数据库满足第三范式就可以了,下面以最通俗的方式来解释数据库的范式。

第一范式(1NF)：属性不可分

(1NF是对属性的原子性约束，要求属性具有原子性，不可再分解)

不满足第一范式的数据库，不是关系数据库！

第二范式（2NF）：符合1NF，并且非主属性完全依赖于码。

第二范式要求非主属性依赖于主关键字。

（2NF是对记录的惟一性约束，要求记录有惟一标识，即实体的惟一性，更通俗说有主键ID）

第三范式（3NF）：符合2NF，并且，消除传递依赖。
（3NF是对字段冗余性的约束，即任何字段不能由其他字段派生出来，它要求字段没有冗余）