数据库范式原则,第一,第二

目前关系数据库有六种范式:
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,又称完美范式)。
满足最低要求的范式是第一范式(1NF)。
在第一范式的基础上进一步满足更多规范要求的称为第二范式(2NF),其余范式以次类推。
一般说来,数据库只需满足第三范式(3NF)就行了。

1.1 第一范式(1NF)无重复的列

所谓第一范式(1NF)是指数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项,同一列中不能有多个值,
即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。
如果出现重复的属性,就可能需要定义一个新的实体,新的实体由重复的属性构成,
新实体与原实体之间为一对多关系。在第一范式(1NF)中表的每一行只包含一个实例的信息。

说明:在任何一个关系数据库中,第一范式(1NF)是对关系模式的基本要求,不满足第一范式(1NF)的数据库就不是关系数据库。

1.2 第二范式(2NF)属性完全依赖于主键 [ 消除部分子函数依赖 ]

如果关系模式R为第一范式,并且R中每一个非主属性完全函数依赖于R的某个候选键, 则称为第二范式模式。

第二范式(2NF)是在第一范式(1NF)的基础上建立起来的,即满足第二范式(2NF)必须先满足第一范式(1NF)。第二范式(2NF)要求数据库表中的每个实例或行必须可以被惟一地区分。为实现区分通常需要为表加上一个列,以存储各个实例的惟一标识。这个惟一属性列被称为主关键字或主键、主码。

例如员工信息表中加上了员工编号(emp_id)列,因为每个员工的员工编号是惟一的,因此每个员工可以被惟一区分。

简而言之,第二范式(2NF)就是非主属性完全依赖于主关键字。

假定选课关系表为SelectCourse(学号, 姓名, 年龄, 课程名称, 成绩, 学分),
关键字为组合关键字(学号, 课程名称),因为存在如下决定关系:

(学号, 课程名称) → (姓名, 年龄, 成绩, 学分)

这个数据库表不满足第二范式,因为存在如下决定关系:

(课程名称) → (学分)

(学号) → (姓名, 年龄)

即存在组合关键字中的字段决定非关键字的情况。

由于不符合2NF,这个选课关系表会存在如下问题:

(1) 数据冗余:

同一门课程由n个学生选修,"学分"就重复n-1次;同一个学生选修了m门课程,姓名和年龄就重复了m-1次。

(2) 更新异常:

若调整了某门课程的学分,数据表中所有行的"学分"值都要更新,否则会出现同一门课程学分不同的情况。

(3) 插入异常:

假设要开设一门新的课程,暂时还没有人选修。这样,由于还没有"学号"关键字,课程名称和学分也无法记录入数据库。

(4) 删除异常:

假设一批学生已经完成课程的选修,这些选修记录就应该从数据库表中删除。但是,与此同时,课程名称和学分信息也被删除了。很显然,这也会导致插入异常。

把选课关系表SelectCourse改为如下三个表:

学生:Student(学号, 姓名, 年龄);

课程:Course(课程名称, 学分);

选课关系:SelectCourse(学号, 课程名称, 成绩)。

这样的数据库表是符合第二范式的, 消除了数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常。

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