数据库4个范式的说明
在数据库设计中,范式(Normal Form)用于消除冗余和异常,确保数据一致性。以下是第一范式、第二范式、第三范式和BCNF(Boyce-Codd Normal Form,即第四范式)的示例说明:
1. 第一范式(1NF)—— 消除重复数据
要求:所有字段都是原子性值,即每个字段中只能包含单一值,不能包含重复或多重数据。
不符合1NF的示例:
学生表
+-----------+---------+-------------------+
| 学生编号 | 姓名 | 课程 |
+-----------+---------+-------------------+
| 001 | 张三 | 数学, 语文 |
| 002 | 李四 | 英语 |
| 003 | 王五 | 化学, 物理 |
+-----------+---------+-------------------+
- 这里的
课程列包含了多个值(数学和语文在同一个单元格中),这不符合1NF。
符合1NF的示例:
学生表
+-----------+---------+---------+
| 学生编号 | 姓名 | 课程 |
+-----------+---------+---------+
| 001 | 张三 | 数学 |
| 001 | 张三 | 语文 |
| 002 | 李四 | 英语 |
| 003 | 王五 | 化学 |
| 003 | 王五 | 物理 |
+-----------+---------+---------+
- 这里每个字段的值都是原子性的。
2. 第二范式(2NF)—— 消除部分依赖
要求:在符合1NF的基础上,表中的所有非主属性必须完全依赖于主键(不能有部分依赖)。
不符合2NF的示例:
选课表
+-----------+---------+---------+---------+
| 学生编号 | 课程 | 成绩 | 学生电话 |
+-----------+---------+---------+---------+
| 001 | 数学 | 90 | 123456 |
| 001 | 语文 | 85 | 123456 |
| 002 | 英语 | 88 | 987654 |
+-----------+---------+---------+---------+
- 这里主键是
学生编号 + 课程的组合,但学生电话只依赖于学生编号,而与课程无关,这就是部分依赖。
符合2NF的示例:
将数据分解成两个表:
- 学生表(学生编号, 姓名, 学生电话)
+-----------+---------+---------+
| 学生编号 | 姓名 | 学生电话 |
+-----------+---------+---------+
| 001 | 张三 | 123456 |
| 002 | 李四 | 987654 |
+-----------+---------+---------+
- 成绩表(学生编号, 课程, 成绩)
+-----------+---------+---------+
| 学生编号 | 课程 | 成绩 |
+-----------+---------+---------+
| 001 | 数学 | 90 |
| 001 | 语文 | 85 |
| 002 | 英语 | 88 |
+-----------+---------+---------+
- 现在每个非主属性(如学生电话)都完全依赖于主键。
3. 第三范式(3NF)—— 消除传递依赖
要求:在符合2NF的基础上,所有非主属性必须直接依赖于主键,而不能通过其他非主属性间接依赖主键。
不符合3NF的示例:
学生表
+-----------+---------+-------------+---------+
| 学生编号 | 姓名 | 班级 | 班主任 |
+-----------+---------+-------------+---------+
| 001 | 张三 | 101 | 王老师 |
| 002 | 李四 | 102 | 李老师 |
+-----------+---------+-------------+---------+
- 这里
班主任是通过班级依赖于学生编号,而不是直接依赖主键(学生编号),这是传递依赖。
符合3NF的示例:
将数据分解成两个表:
- 学生表(学生编号, 姓名, 班级)
+-----------+---------+-------------+
| 学生编号 | 姓名 | 班级 |
+-----------+---------+-------------+
| 001 | 张三 | 101 |
| 002 | 李四 | 102 |
+-----------+---------+-------------+
- 班级表(班级, 班主任)
+-------------+---------+
| 班级 | 班主任 |
+-------------+---------+
| 101 | 王老师 |
| 102 | 李老师 |
+-------------+---------+
- 现在,班主任直接依赖于班级,不再有传递依赖。
4. BCNF(Boyce-Codd范式,第四范式)—— 处理多值依赖和候选键
要求:在符合3NF的基础上,每个非主属性必须依赖于候选键的超集,即任何候选键都能唯一确定表中的所有属性。
不符合BCNF的示例:
教师课程表
+-----------+---------+---------+
| 教师编号 | 课程 | 教室 |
+-----------+---------+---------+
| T001 | 数学 | A101 |
| T001 | 语文 | A102 |
| T002 | 英语 | A101 |
+-----------+---------+---------+
- 在这个表中,主键是
教师编号 + 课程,但是教室可以由课程唯一确定(每门课程都在同一个教室上课),这破坏了 BCNF 规范。
符合BCNF的示例:
分解成两个表:
- 教师课程表(教师编号, 课程)
+-----------+---------+
| 教师编号 | 课程 |
+-----------+---------+
| T001 | 数学 |
| T001 | 语文 |
| T002 | 英语 |
+-----------+---------+
- 课程教室表(课程, 教室)
+---------+---------+
| 课程 | 教室 |
+---------+---------+
| 数学 | A101 |
| 语文 | A102 |
| 英语 | A101 |
+---------+---------+
- 现在每个非主属性都依赖于候选键,没有多值依赖或不合理的键依赖。
总结
- 1NF:确保每个字段都是原子性值。
- 2NF:消除部分依赖,所有非主属性都完全依赖于主键。
- 3NF:消除传递依赖,所有非主属性直接依赖于主键。
- BCNF:确保每个非主属性依赖于候选键的超集,解决候选键的多值依赖问题。
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