数据库设计三大范式

1 数据库范式

1.1 为什么要范式

为什么需要数据库范式呢，因为必须保证数据库设计的合理性

• 数据库设计关系整个系统的架构，关系到后续的开发效率和运行效率
• 数据库的设计主要包含了设计表结构和表之间的联系

1.2 如何是合理数据库

如何是合理数据库

• 结构合理
• 冗余较小
• 尽量避免插入删除修改异常

1.3 如何才能保证数据库设计水平

如何才能保证数据库设计水平

• 遵循一定的规则
• 在关系型数据库中这种规则就称为范式

1.4 什么是范式（NF= NormalForm）

什么是范式（NF= NormalForm）

• 范式是符合某一种设计要求的总结
• 要想设计一个结构合理的关系型数据库，必须满足一定的范式

1.5 范式的分类

第一范式
第二范式
第三范式
Boyce Codd范式=NCNF，由Boyce和Codd提出的,比3NF又进了一步,通常认为是修正的第三范式.
第四范式
第五范式

各个范式是依次嵌套包含的，范式越高，设计质量越高，在现实设计中也越难实现
一般数据库设计，只要达到第三范式，即可避免异常的出现

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2 各个范式详解

2.1 第一范式

2.1.1 第一范式定义

要求：最基本的范式
数据库表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
简单说就是要确保每列保持原子性
第一范式的合理遵循需要根据系统的实际需求来定

2.1.2 第一范式示例

示例：用户表（用户名，家庭地址）就不合理
用户表（用户名，省，城市，详细地址）很合理

系（系名称，系主任，系高级职称人数）不合理
系（系名称，系主任，系教授人数，系副教授人数）合理

2.2 第二范式

2.2.1 第二范式定义

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）
即在一个数据库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

2.2.2 第二范式示例

示例：
学号和课程编号作为联合主键
课程名称只依赖于课程编号，而和学号没有关系

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分析以上的设计发现数据冗余
如何解决呢？

• 提取出学生表
• 提取成课程表
• 提取选课表，存放选课记录

1，学生表

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2，课程表

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3，选课表

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2.3 第三范式

2.3.1 第三范式定义

要求：

• 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
• 属性不依赖于其他非主属性

示例1：学生班级表

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分析以上的表，发现有问题存在 班级名称和班级信息出现了数据冗余
如何解决？
1，学生表

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2，班级表

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2.4 范式优缺点

范式优点：

• 结构合理
• 冗余较小
• 尽量避免插入删除修改异常

缺点：

• 性能降低
• 多表查询比单表查询速度慢

数据库的设计应该根据当前情况和需求做出灵活的处理。
在实际设计中，要整体遵循范式理论。
如果在某些特定的情况下还死死遵循范式也是不可取的，因为可能降低数据库的效率，此时可以适当增加冗余而提高性能。

示例：

比如经常购物车条目的中除了条目编号，商品编号，商品数量外，可以增加经常使用的商品名称，商品价格等
商品表

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订单明细表

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2.5 数据库表之间关系

数据库表之间的三种关系：

1. 一对一
   关联映射：一对一
   一对一关系就如球队与球队所在地址之间的关系，一支球队仅有一个地址，而一个地址区也仅有一支球队。
   数据表间一对一关系的表现有两种，一种是外键关联，一种是主键关联。图示如下：
   一对一外键关联：

   
   
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2. 一对多
   关联映射：一对多/多对一
   存在最普遍的映射关系，简单来讲就如球员与球队的关系；
   一对多：从球队角度来说一个球队拥有多个球员 即为一对多
   多对一：从球员角度来说多个球员属于一个球队 即为多对一
   数据表间一对多关系如下图：

   
   
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3. 多对多
   关联映射：多对多
   多对多关系也很常见，例如学生与选修课之间的关系，一个学生可以选择多门选修课，而每个选修课又可以被多名学生选择。
   数据库中的多对多关联关系一般需采用中间表的方式处理，将多对多转化为两个一对多。
   数据表间多对多关系如下图：

   
   
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2.6 三大范式总结

范式是指导数据设计的规范化理论，可以保证数据库设计质量
第一范式：字段不能再分
第二范式：不存在局部依赖
第三范式：不含传递依赖（间接依赖）

使用范式可以减少冗余，但是会降低性能
特定表的的设计可以违反第三范式，增加冗余提高性能