数据库三范式（六范式）--通俗易懂

数据库三范式（六范式）--通俗易懂

2010-11-23 10:05 465人阅读 评论(2) 收藏 举报

数据库范式是数据库设计中必不可少的知识，没有对范式的理解，就无法设计出高效率、优雅的数据库。甚至设计出错误的数据库。而想要理解并掌握范式却并不是那 么容易。教科书中一般以关系代数的方法来解释数据库范式。这样做虽然能够十分准确的表达数据库范式，但比较抽象，不太直观，不便于理解，更难以记忆。

本文用较为直白的语言介绍范式，旨在便于理解和记忆，这样做可能会出现一些不精确的表述。但对于初学者应该是个不错的入门。我写下这些的目的主要是为了加强 记忆，其实我也比较菜，我希望当我对一些概念生疏的时候，回过头来看看自己写的笔记，可以快速地进入状态。如果你发现其中用错误，请指正。

下面开始进入正题：

一、基础概念

要理解范式，首先必须对知道什么是关系数据库，如果你不知道，我可以简单的不能再简单的说一下：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）。

然后你应该理解以下概念：



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：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。

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。

二、6个范式

好了，上面已经介绍了我们掌握范式所需要的全部基础概念，下面我们就来讲范式。首先要明白，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…

第一范式（1NF）：属性不可分。

在前面我们已经介绍了属性值的概念，我们说，它是“不可分的”。而第一范式要求属性也不可分。那么它和属性值不可分有什么区别呢？给一个例子：

name tel age

大宝 13612345678 22

小明 13988776655 010－1234567 21

Ps：这个表中，属性值“分”了。

name tel age

手机 座机

大宝 13612345678 021－9876543 22

小明 13988776655 010－1234567 21

Ps：这个表中，属性 “分”了。

这两种情况都不满足第一范式。不满足第一范式的数据库，不是关系数据库！所以，我们在任何关系数据库管理系统中，做不出这样的“表”来。



第二范式（2NF）：符合1NF，并且，非主属性完全依赖于码。

听起来好像很神秘，其实真的没什么。

一 个候选码中的主属性也可能是好几个。如果一个主属性，它不能单独做为一个候选码，那么它也不能确定任何一个非主属性。给一个反例：我们考虑一个小学的教务 管理系统，学生上课指定一个老师，一本教材，一个教室，一个时间，大家都上课去吧，没有问题。那么数据库怎么设计？（学生上课表）

学生 课程 老师 老师职称 教材 教室 上课时间

小明 一年级语文（上） 大宝 副教授 《小学语文1》 101 14：30

一个学生上一门课，一定在特定某个教室。所以有（学生，课程）－>教室

一个学生上一门课，一定是特定某个老师教。所以有（学生，课程）－>老师

一个学生上一门课，他老师的职称可以确定。所以有（学生，课程）－>老师职称

一个学生上一门课，一定是特定某个教材。所以有（学生，课程）－>教材

一个学生上一门课，一定在特定时间。所以有（学生，课程）－>上课时间

因此（学生，课程）是一个码。

然而，一个课程，一定指定了某个教材，一年级语文肯定用的是《小学语文1》，那么就有课程－>教材。（学生，课程）是个码，课程却决定了教材，这就叫做不完全依赖，或者说部分依赖。出现这样的情况，就不满足第二范式！

有什么不好吗？你可以想想：

1、校长要新增加一门课程叫“微积分”，教材是《大学数学》，怎么办？学生还没选课，而学生又是主属性，主属性不能空，课程怎么记录呢，教材记到哪呢? ……郁闷了吧?(插入异常)

2、下学期没学生学一年级语文（上）了，学一年级语文（下）去了，那么表中将不存在一年级语文（上），也就没了《小学语文1》。这时候，校长问：一年级语文（上）用的什么教材啊？……郁闷了吧?(删除异常)

3、校长说：一年级语文（上）换教材，换成《大学语文》。有10000个学生选了这么课，改动好大啊！改累死了……郁闷了吧？（修改异常）

那应该怎么解决呢？投影分解，将一个表分解成两个或若干个表

学生 课程 老师 老师职称 教室 上课时间

小明 一年级语文（上） 大宝 副教授 101 14：30

学生上课表新 课程 教材

一年级语文（上） 《小学语文1》

课程的表 第三范式（3NF）：符合2NF，并且，消除传递依赖

上面的“学生上课表新”符合2NF，可以这样验证：两个主属性单独使用，不用确定其它四个非主属性的任何一个。但是它有传递依赖！

在哪呢？问题就出在“老师”和“老师职称”这里。一个老师一定能确定一个老师职称。

有什么问题吗？想想：

1、老师升级了，变教授了，要改数据库，表中有N条，改了N次……（修改异常）

2、没人选这个老师的课了，老师的职称也没了记录……（删除异常）

3、新来一个老师，还没分配教什么课，他的职称记到哪？……（插入异常）

那应该怎么解决呢？和上面一样，投影分解：

学生 课程 老师 教室 上课时间

小明 一年级语文（上） 大宝 101 14：30

老师 老师职称

大宝 副教授



BC范式（BCNF）：符合3NF，并且，主属性不依赖于主属性

若关系模式属于第一范式，且每个属性都不传递依赖于键码，则R属于BC范式。

通常

BC范式的条件有多种等价的表述：每个非平凡依赖的左边必须包含键码；每个决定因素必须包含键码。

BC范式既检查非主属性，又检查主属性。当只检查非主属性时，就成了第三范式。满足BC范式的关系都必然满足第三范式。

还可以这么说：若一个关系达到了第三范式，并且它只有一个候选码，或者它的每个候选码都是单属性，则该关系自然达到BC范式。

一般，一个数据库设计符合3NF或BCNF就可以了。在BC范式以上还有第四范式、第五范式。

第四范式：要求把同一表内的多对多关系删除。

第五范式：从最终结构重新建立原始结构。

但在绝大多数应用中不需要设计到这种程度。并且，某些情况下，过于范式化甚至会对数据库的逻辑可读性和使用效率起到阻碍。数据库中一定程度的冗余并不一定是坏事情。如果你对第四范式、第五范式感兴趣可以看一看专业教材，从头学起，并且忘记我说的一切，以免对你产生误导。

[ 本帖最后由 七月十五 于 2008-3-19 11:14 编辑 ]

最新回复

七月十五 at 2008-3-19 11:31:50

数据库范式

2007-01-18 14:00

原文地址: http://blog.csdn.net/fantasylu/archive/2004/07/20/45794.aspx

注:

表在定义中被称为关系,记作R

字段在定义中被称作属性

模式:数据库中有三种模式,外模式,内模式,模式

粗体是关键字的意思

斜体为外键

第一范式

定义：如果关系R 中所有属性的值域都是单纯域，那么关系模式R是第一范式的

那么符合第一模式的特点就有

1)有主关键字

2)主键不能为空，

3)主键不能重复,

4)字段不可以再分

例如：

StudyNo | Name | Sex | Contact

20040901 john Male Email:kkkk@ee.net,phone:222456

20040901 mary famale email:kkk@fff.net phone:123455

以上的表就不符合，第一范式：主键重复(实际中数据库不允许重复的)，而且Contact字段可以再分

所以变更为正确的是

StudyNo | Name | Sex | Email | Phone

20040901 john Male kkkk@ee.net 222456

20040902 mary famale kkk@fff.net 123455

第二范式：

定义：如果关系模式R是第一范式的，而且关系中每一个非主属性不部分依赖于主键，称R是第二范式的。

所以第二范式的主要任务就是

满足第一范式的前提下，消除部分函数依赖。

StudyNo | Name | Sex | Email | Phone | ClassNo | ClassAddress

01 john Male kkkk@ee.net 222456 200401 A楼2

02 mary famale kkk@fff.net 123455 200402 A楼3

这个表完全满足于第一范式,

主键由StudyNo和ClassNo组成，这样才能定位到指定行

但是,ClassAddress部分依赖于关键字(ClassNo-〉ClassAddress),

所以要变为两个表

表一

StudyNo | Name | Sex | Email | Phone | ClassNo

01 john Male kkkk@ee.net 222456 200401

02 mary famale kkk@fff.net 123455 200402

表二

ClassNo | ClassAddress

200401 A楼2

200402 A楼3

第三范式：

满足第二范式的前提下，消除传递依赖。

例:

StudyNo | Name | Sex | Email | bounsLevel | bouns

20040901 john Male kkkk@ee.net 优秀 $1000

20040902 mary famale kkk@fff.net 良 $600

这个完全满足了第二范式,但是bounsLevel和bouns存在传递依赖

更改为：

StudyNo | Name | Sex | Email | bouunsNo

20040901 john Male kkkk@ee.net 1

20040902 mary famale kkk@fff.net 2

bounsNo | bounsLevel | bouns

1 优秀 $1000

2 良 $600

这里我比较喜欢用bounsNo作为主键，

基于两个原因

1）不要用字符作为主键。可能有人说：如果我的等级一开始就用数值就代替呢？

2）但是如果等级名称更改了，不叫 1，2 ，3或优、良，这样就可以方便更改，所以我一般优先使用与业务无关的字段作为关键字。

一般满足前三个范式就可以避免数据冗余。

第四范式：

主要任务：满足第三范式的前提下，消除多值依赖

product | agent | factory

Car A1 F1

Bus A1 F2

Car A2 F2

在这里，Car的定位，必须由 agent 和 Factory才能得到（所以主键由agent和factory组成）,可以通过 product依赖了agent和factory两个属性

所以正确的是

表1 表2：

product | agent factory | product

Car A1 F1 Car

Bus A1 F2 Car

Car A2 F2 Bus

第五范式：

定义: 如果关系模式R中的每一个连接依赖, 都是由R的候选键所蕴含, 称R是第五范式的

看到定义，就知道是要消除连接依赖,并且必须保证数据完整

例子

A | B | C

a1 b1 c1

a2 b1 c2

a1 b2 c1

a2 b2 c2

如果要定位到特定行，必须三个属性都为关键字。

所以关系要变为 三个关系，分别是A 和B,B和C ，C和A

如下：

表1 表2 表3

A | B B | C C | A

a1 b1 b1 c1 c1 a1

a1 b2 b1 c2 c1 a2

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，但是操作难，因为需要联系多个表才能得到所需要数据，而且越高范式性能就会越差。要权衡是否使用更高范式是比较麻烦。

一般我在做项目中都，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