数据库三范式

1、简介：三大范式是 Mysql 数据库设计表结构所遵循的规范和指导方法，目的是为了减少冗余，建立结构合理的数据库，从而提高数据存储和使用的性能。

三大范式之间是具有依赖关系的，比如第二范式是在第一范式的基础上建设的、第三范式是在第二范式的基础上建设的。

当然 Mysql 数据库的范式不止三大范式，除了三大范式，还有巴斯-科德范式（BCNF）、第四范式(4NF）、第五范式（5NF，又称“完美范式"）。

而本篇文章，我们只介绍范式中常用的三大范式。

虽然，遵循范式能使我们的数据库结构更合理，但是也不是一成不变的，偶尔我们也要学会在范式的基础，根据实际应用场景，作出相应的变通。

2. 第一范式 - 1NF

遵循原子性。即，表中字段的数据，不可以再拆分。

先看一个不符合第一范式的表结构，如下：

员工编码	姓名	年龄
001	销售部小张	28
002	运营部小黄	25
003	技术部小高	22

在这一个表中的，姓名 字段下的数据是可以再进行拆分的，因此它不符合第一范式，那怎么样才符合第一范式呢？如下：

员工编码	部门	姓名	年龄
001	销售部	小张	28
002	运营部	小黄	25
003	技术部	小高	22

那是否遵循第一范式就一定是好的呢？如下：

员工编码	姓名	地址
001	小张	江西省南昌市东湖区
002	小黄	广东省佛山市禅城区
003	小高	湖北省武汉市新洲区

通过观察上述表结构，我们发现，地址是可以再进一步拆分的，比如：

员工编码	姓名	省	市	区
001	小张	江西省	南昌市	东湖区
002	小黄	广东省	佛山市	禅城区
003	小高	湖北省	武汉市	新洲区

虽然拆分后，看上去更符合第一范式了，但是如果项目就只需要我们输出一个完整地址呢？那明显是表在没拆分的时候会更好用。

所以范式只是给了我们一个参考，我们更多的是要根据项目实际情况设计表结构。

3. 第二范式 - 2NF

在满足第一范式的情况下，遵循唯一性，消除部分依赖。即，表中任意一个主键或任意一组联合主键，可以确定除该主键外的所有的非主键值。

再通俗点讲就是，一个表只能描述一件事情。

我们用一个经典案例进行解析。

学号	姓名	年龄	课程名称	成绩	学分
001	小张	28	语文	90	3
001	小张	28	数学	90	2
002	小黄	25	语文	90	3
002	小黄	25	语文	90	3
003	小高	22	数学	90	2

我们先分析一下表结构。

1. 假设学号是表中的唯一主键，那由学号就可以确定姓名和年龄了，但是却不能确定课程名称和成绩。

2. 假设课程名称是表中的唯一主键，那由课程名称就可以确定学分了，但是却不能确定姓名、年龄和成绩。

3. 虽然通过学号和课程名称的联合主键，可以确定除联合主键外的所有的非主键值，但是基于上述两个假设，也不符合第二范式的要求。

那我们应该如何调整表结构，让它能复合第二范式的要求呢？

我们可以基于上述的三种主键的可能，拆分成 3 张表，保证一张表只描述一件事情。

1. 学生表 - 学号做主键

学号	姓名	年龄
001	小张	28
002	小黄	25
003	小高	22

2. 课程表 - 课程名称做主键

课程名称	学分
语文	3
数学	2

3. 成绩表 - 学号和课程名称做联合主键

学号	课程名称	成绩
001	语文	90
001	数学	90
002	语文	90
002	语文	90
003	数学	90

这时候我们可能会想，为什么我们就要遵循第二范式呢？不遵循第二范式会造成什么样的后果呢？

1. 造成整表的数据冗余。

如，学生表，可能我就只有2个学生，每个学生都有许多的信息，比如，年龄、性别、身高、住址......如果与课程信息放到同一张表中，可能每个学生有3门课程，那数据总条数就会变成6条了。但是通过拆分，学生表我们只需要存储 2 条学生信息，课程表只需要存储 3 条课程信息，成绩表就只需保留学号、课程名称和成绩字段。

2. 更新数据不方便。

假设，课程的学分发生了变更，那我们就需要把整表关于该课程的学分都要更新一次，但如果我们拆分出课程表，那我们就只需要把课程表中的课程信息更新就行。

3. 插入数据不方便或产生异常。

① 假设主键是学号或课程名称，我们新增了某个课程，需要把数据插入到表中，这时，可能只有部分人有选修这门课程，那我们插入数据的时候还要规定给哪些人插入对应的课程信息，同时可能由于成绩还没有，我们需要对成绩置空，后续有成绩后还得重新更新一遍。

② 假设主键是学号和课程名称的联合主键。同样也是新增了某课程，但是暂时没有人选修这门课，缺少了学号主键字段数据，会导致课程信息无法插入。

4. 第三范式 - 3NF

在满足第二范式的情况下，消除传递依赖。即，在任一主键都可以确定所有非主键字段值的情况下，不能存在某非主键字段 A 可以获取 某非主键字段 B。

仍然用一个经典例子来解析

学号	姓名	班级	班主任
001	小黄	一年级（1）班	高老师

这个表中，学号是主键，它可以唯一确定姓名、班级、班主任，符合了第二范式，但是在非主键字段中，我们也可以通过班级推导出该班级的班主任，所以它是不符合第三范式的。

那怎么设计表结构，才是符合第三范式的呢？

1. 学生表

学号	姓名	班级
001	小黄	一年级（1）班

2. 班级表

班级	班主任
一年级（1）班	高老师

通过把班级与班主任的映射关系另外做成一张映射表，我们就成功地消除了表中的传递依赖了。

5、总结：

第一范式：简单说 列不能再分

第二范式：简单说 建立在第一范式基础上，消除部分依赖

第三范式：简单说 建立在第二范式基础上，消除传递依赖。