MySQL数据库实验（五）：范式

为什么要学习“范式”？
什么是“范式”？

范式

在设计数据库时，数据库开发人员的经验非常重要！
但是全凭经验会导致人为的不确定因素剧增。
如何将数据库设计的过程上升到一定的 “理论高度”呢？
数据库开发人员有必要制定一套数据库设计的“质量标准”。——范式

评价数据库表设计的质量

设计数据库时，有两个不争的事实：

• 数据库中冗余的数据需要额外的维护，因此质量好的一套表应该尽量“减少冗余数据”。
• 数据库中经常发生变化的数据需要额外的维护，因此质量好的一套表应该尽量“避免数据经常发生变化”。

使用规范化减少数据冗余

冗余的数据需要额外的维护，并且容易导致“数据不一致”、“插入异常”以及“删除异常”等问题的发生。

场景一：插入异常

• 添加一学生信息（2012006，张三丰，北京，10000）；
• 由于当前该生未选择课程，课程号为空，课程号是区分课程信息的主码，因此课程号不能为空；
• 因此该生信息无法录入到数据库表中；

场景二：修改复杂

• 需要将课程号为5的课程名修改为“高等数学”，表中所有的5号课程都需要修改，维护工作量大；
• 因此该生信息无法录入到数据库表中；一旦遗漏就会出现“数据不一致”问题；

场景三：删除异常

• 需要将学号为“20120005”的学生信息删除，但不希望删除居住地“天津”与邮编“300000”之间的对应关系，然而这种表结构不可能实现；
• 因为“居住地”与“邮编”之间的对应关系，依赖于学生信息以及课程信息。

上述异常可以看作是“数据冗余”的“并发症”；如何检测和消除表中的冗余数据呢？数据库规范化；

规范化是通过最小化数据冗余来提升数据库设计质量的过程，规范化是基于函数依赖以及一系列范式定义的，最为常用的是第一范式（1NF）、第二范式（2NF）和第三范式（3NF）。

**函数依赖：** 一张表内两个字段值之间的一一对应关系称为函数依赖。

在一个数据表中，字段A的值能够唯一确定字段B的值，那么字段B函数依赖于字段A。

第一范式

第一范式：如果一张表内同类字段不重复出现，该表就满足第一范式的要求。

第二范式

一张表在满足第一范式的基础上，每一个非主属性完全函数依赖于主码，那么该表满足第二范式的要求。
第二范式需要确保数据库表中的每一列都和主键相关，而不能只与主键的某一部分相关（主要针对联合主键而言），也就是说在一个数据库表中，一个表中只能保存一种数据，不可以把多种数据保存在同一张数据库表中。

“非主属性” 姓名、性别不仅函数依赖于联合主键（学号和课程号），而且还函数依赖于学号。
同样，“非主属性”课程名不仅函数依赖于联合主键（学号和课程号），而且还函数依赖于课程号。

第三范式

第三范式：如果一张表满足第二范式的要求，并且不存在“非主属性”字段函数依赖于任何其他“非主属性”字段，那么该表满足第三范式的要求。
第三范式需要确保数据表中的每一列数据都和主键直接相关，而不能间接相关。
如：“非主属性”邮编函数依赖于“非主属性”居住地；

第三范式需要确保数据表中的每一列数据都和主键直接相关，而不能间接相关。

见以往文章：
MySQL数据库实验（四）：E-R图实例讲解
MySQL数据库实验（三）：表记录的检索
MySQL数据库实验（二）：表的操作
MySQL数据库实验（一）：数据库备份