白话数据库范式

前言

静下心来写一篇介绍1NF、2NF、3NF与BCNF范式的文章。

整体关系

他们的约束如上图，也就是说：

• 满足1NF的约束一定满足2NF。
• 满足2NF的约束一定满足3NF。
• 满足3NF的约束一定满足BCNF范式。

从1NF说起

1NF是最宽松的范式，只要属性不可分割就满足1NF。什么是属性？属性就是表中的字段。也就是说，只要存在于数据库里表都满足1NF。那么什么样的表不满足1NF？比如这样一个关于客户信用卡交易的表：

因为我们不知道具体的用户、具体的信用卡信息、具体的交易信息，所以无法存入数据，为了满足1NF我们需要对其细化，如下：

我们细化了表属性，同时存入了一些数据。那么你发现有什么问题了吗？

细思极恐，你会发现这样一些问题：

1. 数据冗余：
   想一下，比如我们的用户Alan，如果有上百条他的交易信息，那么他的用户ID、用户姓名、办卡日期信息会造成大量冗余。

2.插入操作异常：
如果我们有一名新会员Joe办了卡，但是没有交易信息，那么在这个表里，我们应该怎么插入这条信息？答案是不能插。

3.更新操作复杂：
如果我们的用户姓名更改了，比如Alan名字改成了Joe，那么我们每条信息都必须要更改，是否有点愚蠢？

4.删除操作异常：
如果Alan这个用户卡注销了，我们必须把所有关于Alan的信息删除点，这很愚蠢。并且如果我们想把他的交易信息保留下来，是不能做到的。

所以，人们为了解决这些问题，对表有了更加严谨的约束。

2NF

2NF做了什么？他的改进是:

在1NF的基础上，消除了非主属性对于码的部分函数依赖。

这里有几个概念需要复习一下：

• 函数依赖
• 码
• 非主属性。

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复习分根线

函数依赖

这是在范式中很重要的概念，也很好理解。简单，

知道A就能推出B，就称B对于A函数依赖，记做A→B。

比如本例中：

（用户ID）→（用户姓名）
即知道了用户ID 就知道了用户姓名，所以，用户姓名 对于 用户ID 函数依赖。

那么函数依赖有哪些类型呢？它有三种类型：

• 完全函数依赖
• 部分函数依赖
• 传递函数依赖。

完全函数依赖

在一张表中，若X→Y，且对于X的任何一个真子集X'，X'→Y都不成立，那么称Y对于X完全依赖。

比如(用户ID) → (用户姓名)，用户姓名对于用户ID就是完全函数依赖。

部分函数依赖

假如X→Y，但是Y不完全依赖于X，那么就称Y部分依赖于X。

比如本例的(用户ID，交易ID)→(交易日期，金额)就是部分函数依赖。因为(交易ID)→(交易日期，金额)，所以(交易日期，金额)部分依赖于(用户ID)。

传递函数依赖

假如Z依赖于Y，Y依赖于X，那么就称Z传递依赖于X。

码

设 K 为某表中的一个属性或属性组，若除 K 之外的所有属性都完全函数依赖于 K（注意是完全），那么我们称 K 为候选码，简称为码。

比如本例中(用户ID，信用卡ID，交易ID)能推出所有属性，那么(用户ID，信用卡ID，交易ID)就是码。码就不细说了，不然篇幅较长。

非主属性

不是码的属性。

比如本例中 用户ID、 信用卡ID、交易ID是主属性，用户姓名、办卡日期、交易日期、金额是非主属性。

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回到主线

终于可以接着讲2NF了，再读这句话，我们有了不一样的理解：

在1NF的基础上，消除了非主属性对于码的部分函数依赖。

我们列出所有的函数依赖：

1. (用户ID，信用卡ID，交易ID)→（用户姓名，交易日期，金额）
2. (用户ID)→(用户姓名)
3. (交易ID)→(交易日期，金额)

发现存在(用户ID)→(用户姓名)，(交易ID)→(交易日期，金额)的部分依赖，所以我们对表进行分解，如下：

分解后R1、R2、R3均不存在部分函数依赖，符合2NF。

3NF

例子举得不好，后面来补坑。。。