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數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)范式是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)所需要滿足的規(guī)范，滿足這些規(guī)范的數(shù)據(jù)庫是簡潔的、結(jié)構(gòu)明晰的，同時(shí)，不會(huì)發(fā)生插入（?insert?）、刪除（?delete?）和更新（?update?）操作異常。反之則是亂七八糟，不僅給數(shù)據(jù)庫的編程人員制造麻煩，而且面目可憎，可能存儲(chǔ)了大量不需要的冗余信息。

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范式說明

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1.1?第一范式（?1NF?）無重復(fù)的列

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????所謂第一范式（?1NF?）是指數(shù)據(jù)庫表的每一列都是不可分割的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)，同一列中不能有多個(gè)值，即實(shí)體中的某個(gè)屬性不能有多個(gè)值或者不能有重復(fù)的屬性。如果出現(xiàn)重復(fù)的屬性，就可能需要定義一個(gè)新的實(shí)體，新的實(shí)體由重復(fù)的屬性構(gòu)成，新實(shí)體與原實(shí)體之間為一對(duì)多關(guān)系。在第一范式（?1NF?）中表的每一行只包含一個(gè)實(shí)例的信息。簡而言之，第一范式就是無重復(fù)的列。

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說明：在任何一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，第一范式（?1NF?）是對(duì)關(guān)系模式的基本要求，不滿足第一范式（?1NF?）的數(shù)據(jù)庫就不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫。

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例如，如下的數(shù)據(jù)庫表是符合第一范式的：

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字段?1

字段?2

字段?3

字段?4

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而這樣的數(shù)據(jù)庫表是不符合第一范式的：

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字段?1	字段?2	字段?3		字段?4
?	?	字段?3.1	字段?3.2	?
?	?	?	?	?

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數(shù)據(jù)庫表中的字段都是單一屬性的，不可再分。這個(gè)單一屬性由基本類型構(gòu)成，包括整型、實(shí)數(shù)、字符型、邏輯型、日期型等。很顯然，在當(dāng)前的任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（?DBMS?）中，傻瓜也不可能做出不符合第一范式的數(shù)據(jù)庫，因?yàn)檫@些DBMS?不允許你把數(shù)據(jù)庫表的一列再分成二列或多列。因此，你想在現(xiàn)有的?DBMS?中設(shè)計(jì)出不符合第一范式的數(shù)據(jù)庫都是不可能的。

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1.2?第二范式（?2NF?）屬性完全依賴于主鍵?[?消除部分子函數(shù)依賴?]

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如果關(guān)系模式?R?為第一范式，并且?R?中每一個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴于?R?的某個(gè)候選鍵，?則稱為第二范式模式。

第二范式（?2NF?）是在第一范式（?1NF?）的基礎(chǔ)上建立起來的，即滿足第二范式（?2NF?）必須先滿足第一范式（?1NF）。第二范式（?2NF?）要求數(shù)據(jù)庫表中的每個(gè)實(shí)例或行必須可以被惟一地區(qū)分。為實(shí)現(xiàn)區(qū)分通常需要為表加上一個(gè)列，以存儲(chǔ)各個(gè)實(shí)例的惟一標(biāo)識(shí)。這個(gè)惟一屬性列被稱為主關(guān)鍵字或主鍵、主碼。

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例如員工信息表中加上了員工編號(hào)（?emp_id?）列，因?yàn)槊總€(gè)員工的員工編號(hào)是惟一的，因此每個(gè)員工可以被惟一區(qū)分。

簡而言之，第二范式（?2NF?）就是非主屬性完全依賴于主關(guān)鍵字。

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所謂完全依賴是指不能存在僅依賴主關(guān)鍵字一部分的屬性（設(shè)有函數(shù)依賴?W→A?，若存在?XW?，有?X→A?成立，那么稱W→A?是局部依賴，否則就稱?W→A?是完全函數(shù)依賴）。如果存在，那么這個(gè)屬性和主關(guān)鍵字的這一部分應(yīng)該分離出來形成一個(gè)新的實(shí)體，新實(shí)體與原實(shí)體之間是一對(duì)多的關(guān)系。

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假定選課關(guān)系表為?SelectCourse(?學(xué)號(hào)?,?姓名?,?年齡?,?課程名稱?,?成績?,?學(xué)分?)?，關(guān)鍵字為組合關(guān)鍵字?(?學(xué)號(hào)?,?課程名稱?)?，因?yàn)榇嬖谌缦聸Q定關(guān)系：

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(?學(xué)號(hào)?,?課程名稱?)?→?(?姓名?,?年齡?,?成績?,?學(xué)分?)

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這個(gè)數(shù)據(jù)庫表不滿足第二范式，因?yàn)榇嬖谌缦聸Q定關(guān)系：

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(?課程名稱?)?→?(?學(xué)分?)

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(?學(xué)號(hào)?)?→?(?姓名?,?年齡?)

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即存在組合關(guān)鍵字中的字段決定非關(guān)鍵字的情況。

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由于不符合?2NF?，這個(gè)選課關(guān)系表會(huì)存在如下問題：

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(1)?數(shù)據(jù)冗余：

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同一門課程由?n?個(gè)學(xué)生選修，?"?學(xué)分?"?就重復(fù)?n-1?次；同一個(gè)學(xué)生選修了?m?門課程，姓名和年齡就重復(fù)了?m-1?次。

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(2)?更新異常：

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若調(diào)整了某門課程的學(xué)分，數(shù)據(jù)表中所有行的?"?學(xué)分?"?值都要更新，否則會(huì)出現(xiàn)同一門課程學(xué)分不同的情況。

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(3)?插入異常：

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假設(shè)要開設(shè)一門新的課程，暫時(shí)還沒有人選修。這樣，由于還沒有?"?學(xué)號(hào)?"?關(guān)鍵字，課程名稱和學(xué)分也無法記錄入數(shù)據(jù)庫。

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(4)?刪除異常：

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假設(shè)一批學(xué)生已經(jīng)完成課程的選修，這些選修記錄就應(yīng)該從數(shù)據(jù)庫表中刪除。但是，與此同時(shí)，課程名稱和學(xué)分信息也被刪除了。很顯然，這也會(huì)導(dǎo)致插入異常。

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把選課關(guān)系表?SelectCourse?改為如下三個(gè)表：

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學(xué)生：?Student(?學(xué)號(hào)?,?姓名?,?年齡?)?；

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課程：?Course(?課程名稱?,?學(xué)分?)?；

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選課關(guān)系：?SelectCourse(?學(xué)號(hào)?,?課程名稱?,?成績?)?。

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這樣的數(shù)據(jù)庫表是符合第二范式的，?消除了數(shù)據(jù)冗余、更新異常、插入異常和刪除異常。

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另外，所有單關(guān)鍵字的數(shù)據(jù)庫表都符合第二范式，因?yàn)椴豢赡艽嬖诮M合關(guān)鍵字。

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1.3?第三范式（?3NF?）屬性不依賴于其它非主屬性?[?消除傳遞依賴?]

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如果關(guān)系模式?R?是第二范式，且每個(gè)非主屬性都不傳遞依賴于?R?的候選鍵，則稱?R?為第三范式模式。

????滿足第三范式（?3NF?）必須先滿足第二范式（?2NF?）。第三范式（?3NF?）要求一個(gè)數(shù)據(jù)庫表中不包含已在其它表中已包含的非主關(guān)鍵字信息。

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例如，存在一個(gè)部門信息表，其中每個(gè)部門有部門編號(hào)（?dept_id?）、部門名稱、部門簡介等信息。那么在的員工信息表中列出部門編號(hào)后就不能再將部門名稱、部門簡介等與部門有關(guān)的信息再加入員工信息表中。如果不存在部門信息表，則根據(jù)第三范式（?3NF?）也應(yīng)該構(gòu)建它，否則就會(huì)有大量的數(shù)據(jù)冗余。

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第三范式（?3NF?）：在第二范式的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)表中如果不存在非關(guān)鍵字段對(duì)任一候選關(guān)鍵字段的傳遞函數(shù)依賴則符合第三范式。簡而言之，第三范式就是屬性不依賴于其它非主屬性。

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所謂傳遞函數(shù)依賴，指的是如果存在?"A?→?B?→?C"?的決定關(guān)系，則?C?傳遞函數(shù)依賴于?A?。

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因此，滿足第三范式的數(shù)據(jù)庫表應(yīng)該不存在如下依賴關(guān)系：

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關(guān)鍵字段?→?非關(guān)鍵字段?x?→?非關(guān)鍵字段?y

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假定學(xué)生關(guān)系表為?Student(?學(xué)號(hào)?,?姓名?,?年齡?,?所在學(xué)院?,?學(xué)院地點(diǎn)?,?學(xué)院電話?)?，關(guān)鍵字為單一關(guān)鍵字?"?學(xué)號(hào)?"?，因?yàn)榇嬖谌缦聸Q定關(guān)系：

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(?學(xué)號(hào)?)?→?(?姓名?,?年齡?,?所在學(xué)院?,?學(xué)院地點(diǎn)?,?學(xué)院電話?)

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這個(gè)數(shù)據(jù)庫是符合?2NF?的，但是不符合?3NF?，因?yàn)榇嬖谌缦聸Q定關(guān)系：

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(?學(xué)號(hào)?)?→?(?所在學(xué)院?)?→?(?學(xué)院地點(diǎn)?,?學(xué)院電話?)

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即存在非關(guān)鍵字段?"?學(xué)院地點(diǎn)?"?、?"?學(xué)院電話?"?對(duì)關(guān)鍵字段?"?學(xué)號(hào)?"?的傳遞函數(shù)依賴。

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它也會(huì)存在數(shù)據(jù)冗余、更新異常、插入異常和刪除異常的情況，讀者可自行分析得知。

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把學(xué)生關(guān)系表分為如下兩個(gè)表：

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學(xué)生：?(?學(xué)號(hào)?,?姓名?,?年齡?,?所在學(xué)院?)?；

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學(xué)院：?(?學(xué)院?,?地點(diǎn)?,?電話?)?。

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這樣的數(shù)據(jù)庫表是符合第三范式的，消除了數(shù)據(jù)冗余、更新異常、插入異常和刪除異常。

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1.4?鮑依斯?-?科得范式（?BCNF?是?3NF?的改進(jìn)形式）

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若關(guān)系模式?R?是第一范式，且每個(gè)屬性都不傳遞依賴于?R?的候選鍵。這種關(guān)系模式就是?BCNF?模式。即在第三范式的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)庫表中如果不存在任何字段對(duì)任一候選關(guān)鍵字段的傳遞函數(shù)依賴則符合鮑依斯?-?科得范式。

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假設(shè)倉庫管理關(guān)系表為?StorehouseManage(?倉庫?ID,?存儲(chǔ)物品?ID,?管理員?ID,?數(shù)量?)?，且有一個(gè)管理員只在一個(gè)倉庫工作；一個(gè)倉庫可以存儲(chǔ)多種物品。這個(gè)數(shù)據(jù)庫表中存在如下決定關(guān)系：

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(?倉庫?ID,?存儲(chǔ)物品?ID)?→?(?管理員?ID,?數(shù)量?)

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(?管理員?ID,?存儲(chǔ)物品?ID)?→?(?倉庫?ID,?數(shù)量?)

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所以，?(?倉庫?ID,?存儲(chǔ)物品?ID)?和?(?管理員?ID,?存儲(chǔ)物品?ID)?都是?StorehouseManage?的候選關(guān)鍵字，表中的唯一非關(guān)鍵字段為數(shù)量，它是符合第三范式的。但是，由于存在如下決定關(guān)系：

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(?倉庫?ID)?→?(?管理員?ID)

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(?管理員?ID)?→?(?倉庫?ID)

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即存在關(guān)鍵字段決定關(guān)鍵字段的情況，所以其不符合?BCNF?范式。它會(huì)出現(xiàn)如下異常情況：

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(1)?刪除異常：

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當(dāng)倉庫被清空后，所有?"?存儲(chǔ)物品?ID"?和?"?數(shù)量?"?信息被刪除的同時(shí)，?"?倉庫?ID"?和?"?管理員?ID"?信息也被刪除了。

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(2)?插入異常：

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當(dāng)倉庫沒有存儲(chǔ)任何物品時(shí)，無法給倉庫分配管理員。

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(3)?更新異常：

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如果倉庫換了管理員，則表中所有行的管理員?ID?都要修改。

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把倉庫管理關(guān)系表分解為二個(gè)關(guān)系表：

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倉庫管理：?StorehouseManage(?倉庫?ID,?管理員?ID)?；

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倉庫：?Storehouse(?倉庫?ID,?存儲(chǔ)物品?ID,?數(shù)量?)?。

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這樣的數(shù)據(jù)庫表是符合?BCNF?范式的，消除了刪除異常、插入異常和更新異常。

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四種范式之間存在如下關(guān)系：

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的1NF 2NF 3NF BCNF的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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