1、范式的基本介紹

設(shè)計關(guān)系數(shù)據(jù)庫時，遵從不同的規(guī)范要求，設(shè)計出合理的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，這些不同的規(guī)范要求被稱為不同的范式，各種范式呈遞次規(guī)范，越高的范式數(shù)據(jù)庫冗余越小。目前關(guān)系數(shù)據(jù)庫有六種范式：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，又稱完美范式）。

范式級別越高越規(guī)范，想達(dá)到高范式，必先達(dá)到低范式的要求。 一個低一級的關(guān)系模式通過模式分解可以轉(zhuǎn)化為若干個高一級范式的關(guān)系模式的集合，這個過程叫做規(guī)范化。一般達(dá)到第三范式就可以滿足要求。

2、第一范式

所謂第一范式（1NF）是指在關(guān)系模型中，數(shù)據(jù)庫表的每一列都是不可分割的原子數(shù)據(jù)項，而不能是集合，數(shù)組，記錄等非原子數(shù)據(jù)項。

屬于第一范式關(guān)系的所有屬性都不可再分，即數(shù)據(jù)項不可分。 第一范式強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)表的原子性，是其他范式的基礎(chǔ)。

如下圖所示數(shù)據(jù)庫就不符合第一范式：

上表將商品這一數(shù)據(jù)項又劃分為名稱和數(shù)量兩個數(shù)據(jù)項，故不符合第一范式關(guān)系。改正之后如下圖所示：

第一范式的合理遵循需要根據(jù)系統(tǒng)的實際需求來定。比如某些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中需要用到“地址”這個屬性，本來直接將“地址”屬性設(shè)計成一個數(shù)據(jù)庫表的字段就行。但是如果系統(tǒng)經(jīng)常會訪問“地址”屬性中的“城市”部分，那么就非要將“地址”這個屬性重新拆分為省份、城市、詳細(xì)地址等多個部分進(jìn)行存儲，這樣在對地址中某一部分操作的時候?qū)⒎浅７奖?。這樣設(shè)計才算滿足了數(shù)據(jù)庫的第一范式，如下表所示。

上表所示的用戶信息遵循了第一范式的要求，這樣在對用戶使用城市進(jìn)行分類的時候就非常方便，也提高了數(shù)據(jù)庫的性能。

2.1、第一范式存在的問題

僅用第一范式來規(guī)范表格是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，仍然會存在以下問題：

1. 數(shù)據(jù)冗余
2. 數(shù)據(jù)添加異常：存在刪除異常、插入異常、修改異常的問題。

3、第二范式（消除了部分函數(shù)依賴）

第二范式的概念：在1NF的基礎(chǔ)上，非碼屬性必須完全依賴于候選碼（在1NF基礎(chǔ)上消除非主屬性對主碼的部分函數(shù)依賴）。

第二范式需要確保數(shù)據(jù)庫表中的每一列都和主鍵相關(guān)，而不能只與主鍵的某一部分相關(guān)（主要針對聯(lián)合主鍵而言）。如果滿足第一范式，并且主鍵只有一個屬性的那就一定是第二范式，因為如果主鍵只有一個屬性值那就意味著已經(jīng)消除了部分函數(shù)依賴。

比如：一個表中有學(xué)號、課程號、成績、學(xué)分，學(xué)號+課程號組成主鍵，成績完全依賴主鍵，而學(xué)分部分依賴主鍵，因為課程號就能確定學(xué)分，所以不符合第二范式。

3.1、第二范式存在的問題

第二范式仍會存在數(shù)據(jù)更新異常、插入異常、刪除異常的問題。

4、第三范式（在第二范式基礎(chǔ)上消除了傳遞函數(shù)依賴）

滿足第二范式，并且每個非主屬性必須直接依賴于主鍵，而非通過其他非主屬性間接依賴 ，就是第三范式。第三范式在第二范式的基礎(chǔ)上消除了傳遞依賴。

比如：學(xué)號、姓名、系號、系名、系樓層，學(xué)號是主鍵，此時就不滿足第三范式，因為學(xué)號確定系號，系號又確定系名、系樓層，此時存在傳遞依賴。也就是非主屬性全部都是直接依賴于主鍵，而不是間接依賴于主鍵。

• 傳遞依賴：A->B，B->C，則C依賴于A
• 消除傳遞依賴：需要將傳遞依賴的屬性分離到其他表中，如上述的C

滿足第三范式的表可以解決數(shù)據(jù)冗余、更新異常、插入異常、刪除異常的問題。

5、BCNF（BC范式）

也就是說把所有的依賴集都列出來，而左邊的部分必定是候選鍵的就滿足BC范式。

例題：

候選鍵有SJ和TJ，所有的依賴集有：SJ -> T，T -> J，而依賴集所有的左邊部分SJ是候選鍵，但T不是候選鍵，所以不滿足BC范式。