关系型数据库设计范式 2024年7月18日
后端开发
0 条评论

数据库设计的范式（Normal Forms）是一些规范化的规则，用于组织数据库中的数据，以减少冗余、消除异常、提高数据一致性。下面是几大常见的数据库范式：

第一范式 (1NF: First Normal Form)

要求：

  • 所有表中的字段必须是原子性的，即每个字段只能包含一个值，而不能包含一组值或列表。
  • 表中每一列必须是单值属性，不可再分。
举例：
假设有一个客户表：		 CustomerID CustomerName PhoneNumbers
1 Alice 123-4567, 234-5678
这里 PhoneNumbers 列违反了第一范式，因为它包含多个值。将其规范化为第一范式： CustomerID CustomerName PhoneNumber
1 Alice 123-4567
1 Alice 234-5678

第二范式 (2NF: Second Normal Form)

要求：

  • 满足第一范式。
  • 表中的每个非主键列都必须完全依赖于主键（即不能有部分依赖）。
举例：
假设有一个订单表：		 OrderID ProductID ProductName Quantity
1 101 Widget 10
2 102 Gadget 5
这里 ProductName 依赖于 ProductID，而不是 OrderID。将其规范化为第二范式：
订单表：		 OrderID ProductID Quantity
1 101 10
2 102 5
产品表： ProductID ProductName
101 Widget
102 Gadget

第三范式 (3NF: Third Normal Form)

要求：

  • 满足第二范式。
  • 表中的每个非主键列必须直接依赖于主键，而不能依赖于其他非主键列（即不能有传递依赖）。
举例：
假设有一个学生表：		 StudentID StudentName DepartmentID DepartmentName
1 Alice 10 Computer Science
2 Bob 20 Mathematics
这里 DepartmentName 依赖于 DepartmentID，而 DepartmentID 又依赖于 StudentID。将其规范化为第三范式：
学生表：		 StudentID StudentName DepartmentID
1 Alice 10
2 Bob 20
部门表： DepartmentID DepartmentName
10 Computer Science
20 Mathematics

BCNF (Boyce-Codd Normal Form)

要求：

  • 满足第三范式。
  • 对于每个非平凡的函数依赖 X -> Y，X 必须是超键（superkey）。
举例：
假设有一个课程表：		 CourseID Instructor Classroom
1 Prof. A Room 101
2 Prof. B Room 102
如果一个教室只能由一个教授教授，并且一个教授只能在一个教室授课，这里存在一个依赖关系 Classroom -> Instructor。将其规范化为 BCNF：
课程表：		 CourseID Instructor
1 Prof. A
2 Prof. B
教室表： Classroom Instructor
Room 101 Prof. A
Room 102 Prof. B

第四范式 (4NF: Fourth Normal Form)

要求：

  • 满足 BCNF。
  • 不包含多值依赖（一个属性依赖于另一个属性的多个值）。
举例：
假设有一个项目表：		 ProjectID EmployeeID SkillID
1 101 A
1 101 B
2 102 A
这里一个项目可以涉及多个员工，一个员工可以拥有多项技能，存在多值依赖。将其规范化为第四范式：
项目-员工表：		 ProjectID EmployeeID
1 101
2 102
员工-技能表： EmployeeID SkillID
101 A
101 B
102 A

第五范式 (5NF: Fifth Normal Form)

要求：

  • 满足第四范式。
  • 消除所有的连接依赖（Join Dependency）。
举例：
假设有一个供应商-零件-项目表：		 SupplierID PartID ProjectID
1 A X
1 B X
2 A Y
2 B Y
将其规范化为第五范式：
供应商-零件表：		 SupplierID PartID
1 A
1 B
2 A
2 B
零件-项目表： PartID ProjectID
A X
B X
A Y
B Y
供应商-项目表： SupplierID ProjectID
1 X
2 Y

通过遵循这些范式规则，可以设计出更加健壮、减少冗余且易于维护的数据库模型。每个范式都有其应用场景和限制，实际中需要根据具体需求来平衡规范化与性能之间的关系。