范式应用
我们来逐步搞定一个论坛的数据库,有如下信息:
(1) 用户:用户名,email,主页,电话,联系地址
(2) 帖子:发帖标题,发帖内容,回复标题,回复内容
第一次我们将数据库设计为仅仅存在表:
用户名 email 主页 电话 联系地址 发帖标题 发帖内容 回复标题 回复内容
这个数据库表符合第一范式,但是没有任何一组候选关键字能决定数据库表的整行,唯一的关键字段用户名也不能完全决定整个元组。我们需要增加"发帖ID"、"回复ID"字段,即将表修改为:
用户名 email 主页 电话 联系地址 发帖ID 发帖标题 发帖内容 回复ID 回复标题 回复内容
这样数据表中的关键字(用户名,发帖ID,回复ID)能决定整行:
(用户名,发帖ID,回复ID) → (email,主页,电话,联系地址,发帖标题,发帖内容,回复标题,回复内容)
但是,这样的设计不符合第二范式,因为存在如下决定关系:
(用户名) → (email,主页,电话,联系地址)
(发帖ID) → (发帖标题,发帖内容)
(回复ID) → (回复标题,回复内容)
即非关键字段部分函数依赖于候选关键字段,很明显,这个设计会导致大量的数据冗余和操作异常。
我们将数据库表分解为(带下划线的为关键字):
(1) 用户信息:用户名,email,主页,电话,联系地址
(2) 帖子信息:发帖ID,标题,内容
(3) 回复信息:回复ID,标题,内容
(4) 发贴:用户名,发帖ID
(5) 回复:发帖ID,回复ID
这样的设计是满足第1、2、3范式和BCNF范式要求的,但是这样的设计是不是最好的呢?
不一定。
观察可知,第4项"发帖"中的"用户名"和"发帖ID"之间是1:N的关系,因此我们可以把"发帖"合并到第2项的"帖子信息"中;第5项"回复"中的"发帖ID"和"回复ID"之间也是1:N的关系,因此我们可以把"回复"合并到第3项的"回复信息"中。这样可以一定量地减少数据冗余,新的设计为:
(1) 用户信息:用户名,email,主页,电话,联系地址
(2) 帖子信息:用户名,发帖ID,标题,内容
(3) 回复信息:发帖ID,回复ID,标题,内容
数据库表1显然满足所有范式的要求;
数据库表2中存在非关键字段"标题"、"内容"对关键字段"发帖ID"的部分函数依赖,即不满足第二范式的要求,但是这一设计并不会导致数据冗余和操作异常;
数据库表3中也存在非关键字段"标题"、"内容"对关键字段"回复ID"的部分函数依赖,也不满足第二范式的要求,但是与数据库表2相似,这一设计也不会导致数据冗余和操作异常。
由此可以看出,并不一定要强行满足范式的要求,对于1:N关系,当1的一边合并到N的那边后,N的那边就不再满足第二范式了,但是这种设计反而比较好!
对于M:N的关系,不能将M一边或N一边合并到另一边去,这样会导致不符合范式要求,同时导致操作异常和数据冗余。
对于1:1的关系,我们可以将左边的1或者右边的1合并到另一边去,设计导致不符合范式要求,但是并不会导致操作异常和数据冗余。
结论
满足范式要求的数据库设计是结构清晰的,同时可避免数据冗余和操作异常。这并意味着不符合范式要求的设计一定是错误的,在数据库表中存在1:1或1:N关系这种较特殊的情况下,合并导致的不符合范式要求反而是合理的。
在我们设计数据库的时候,一定要时刻考虑范式的要求。
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