57、【数据库技术】【MySQL】数据库范式

1、概述

• 数据库范式是关系型数据库理论中比较重要的概念。“范式”可以理解成是“规则”、“规范”，数据库范式就是设计、构造数据库（严格的说是“关系型数据库中的‘关系’或表”）所遵循的规则。

• 关系型数据库范式，是有一套严谨的理论，更多的内容需要参考其他更多的资料，在这里只是用较为通俗的语言去阐述。

• 范式是一种比较理论化的东西，而在现实的实践中，会有一些不遵守范式的实践，通过这些“反范式”来达到像“提高数据库查询效率”等的目的。合理的“反范式”是允许的而且在实际的实践当中是常见的。

2、数据库范式（Normal Form）基础理论

• 根据王珊、萨师煊所著的《数据库系统概论（第5版）》中，共有6种范式。分别是第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、Boyce-Codd 范式（BCNF）、第四范式（4NF）、第五范式（5NF）。

• 最低要求是第一范式（1NF），然后由低到高依次是 2NF、3NF、BCNF、4NF、5NF。BCNF 范式一般认为是对 3NF 的扩充。高范式必须建立在其前面的低范式的基础上，即想要达到高范式，就必须先达到低范式。比如，要想达到 2NF 需要先达到 1NF，达到 3NF 需要先达到 2NF。

• 在现实的实践中，一般只需要达到 3NF 即可。并不是范式越高越好，过高的范式并不利于实践。即使说“一般要达到 3NF”，实践中也会存在“反范式”的设计。数据库设计方面，一些实践所积累的经验是优于理论的。

2.1、1NF

• 关系型数据库范式的最低要求，原子性。

• 通俗解释：表中的列（字段、属性）所代表的意义必须具有原子性，即意义单一、不可被拆分。

• 下面的例子，违反 1NF：

违反 1NF

表中的列“信息”所表示的意义不是单一的（表中有表），因为“信息”可以包括很多东西“班级”、“姓名”等等，是可以被再细化的。

2.2、2NF

• 理论化定义：在满足 1NF 的基础上，每一个非主属性完全函数依赖于任何一个候选码。或者说，不存在非主属性对候选码的部分函数依赖。

• 通俗解释：一张表只描述一件事。

• 下面的例子，违反 2NF：

违反 2NF

在这张表中，对于每一行由属性 id（学号，不是“行号”，如果是“行号”，就无法继续展开）和属性 course 联合能够能够区别每一行，所以是候选码。但是，只通过 id 能够得出 name 和 sex。

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“候选码”的简单理解是，通过候选码能够得出剩余所有属性，所以候选码是。

和通过便可以得到，所以和是部分函数依赖于候选码，只有是完全函数依赖于候选码，因为和缺少哪一个，都无法得出的。

综上：违反 2NF

• 违反 2NF 的情况一般可以通过“拆表”解决，让一张表就描述一件事。

2.3、3NF

• 理论化定义：在满足 2NF 的基础上，不存在非主属性对候选码的传递函数依赖。或者说非主属性不函数依赖于其他的非主属性（组）。

• 通俗解释：表中的属性不能由非主键的属性或属性组推导得出。

• 下面的例子，违反 3NF：

违反 3NF

上面这张表，在生活中是很常见的，逛超市的购物小票就是这种形式。
如果从关系型数据库的角度来看，违反 3NF。
先看是否满足 2NF，2NF 先找候选码，“候选码”能够彻底对每一行进行区分，在这个表中，只通过 No（可以认为是行号）这一个属性就可以区分每一行，所以满足 2NF，因为对于候选码只有一个属性的时候，一定不会存在部分函数依赖。
非主属性 totalprice 是可以由非主属性 number 和非主属性 price 推导得出的，也就是存在传递函数依赖（两个非主属性 number 和 price 完全函数依赖于候选码，而非主属性 totalprice 完全函数依赖于两个非主属性 number 和 price，形成传递函数依赖）。
综上：违反 3NF。

• 违反 3NF 情况一般也可以通过“拆表”解决。