數(shù)據(jù)庫的設(shè)計范式是數(shù)據(jù)庫設(shè)計所需要滿足的規(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，不會發(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，同一列中不能有多個值，即實體中的某個屬性不能有多個值或者不能有重復(fù)的屬性。如果出現(xiàn)重復(fù)的屬性，就可能需要定義一個新的實體，新的實體由重復(fù)的屬性構(gòu)成，新實體與原實體之間為一對多關(guān)系。在第一范式（1NF）中表的每一行只包含一個實例的信息。簡而言之，第一范式就是無重復(fù)的列。

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說明：在任何一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，第一范式（1NF）是對關(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。這個單一屬性由基本類型構(gòu)成，包括整型、實數(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，因為這些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中每一個非主屬性完全函數(shù)依賴于R的某個候選鍵，?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)庫表中的每個實例或行必須可以被惟一地區(qū)分。為實現(xiàn)區(qū)分通常需要為表加上一個列，以存儲各個實例的惟一標(biāo)識。這個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（emp_id）列，因為每個員工的員工編號是惟一的，因此每個員工可以被惟一區(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，那么這個屬性和主關(guān)鍵字的這一部分應(yīng)該分離出來形成一個新的實體，新實體與原實體之間是一對多的關(guān)系。

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假定選課關(guān)系表為SelectCourse(學(xué)號,?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,?課程名稱)，因為存在如下決定關(guān)系：

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

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這個數(shù)據(jù)庫表不滿足第二范式，因為存在如下決定關(guān)系：

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(課程名稱)?→?(學(xué)分)

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(學(xué)號)?→?(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，這個選課關(guān)系表會存在如下問題：

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(1)?數(shù)據(jù)冗余：

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同一門課程由n個學(xué)生選修，"學(xué)分"就重復(fù)n-1次；同一個學(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，暫時還沒有人選修。這樣，由于還沒有"學(xué)號"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，課程名稱和學(xué)分信息也被刪除了。很顯然，這也會導(dǎo)致插入異常。

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把選課關(guān)系表SelectCourse改為如下三個表：

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學(xué)生：Student(學(xué)號,?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,?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，因為不可能存在組合關(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，存在一個部門信息表，其中每個部門有部門編號（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,?姓名,?年齡,?所在學(xué)院,?學(xué)院地點,?學(xué)院電話)，關(guān)鍵字為單一關(guān)鍵字"學(xué)號"，因為存在如下決定關(guān)系：

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

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這個數(shù)據(jù)庫是符合2NF的，但是不符合3NF，因為存在如下決定關(guān)系：

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

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即存在非關(guān)鍵字段"學(xué)院地點"、"學(xué)院電話"對關(guān)鍵字段"學(xué)號"的傳遞函數(shù)依賴。

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它也會存在數(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)系表分為如下兩個表：

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學(xué)生：(學(xué)號,?姓名,?年齡,?所在學(xué)院)；

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學(xué)院：(學(xué)院,?地點,?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,?存儲物品ID,?管理員ID,?數(shù)量)，且有一個管理員只在一個倉庫工作；一個倉庫可以存儲多種物品。這個數(shù)據(jù)庫表中存在如下決定關(guān)系：

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(倉庫ID,?存儲物品ID)?→(管理員ID,?數(shù)量)

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(管理員ID,?存儲物品ID)?→?(倉庫ID,?數(shù)量)

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所以，(倉庫ID,?存儲物品ID)和(管理員ID,?存儲物品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"存儲物品ID"和"數(shù)量"信息被刪除的同時，"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)倉庫沒有存儲任何物品時，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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參考：http://jacki6.iteye.com/blog/774866

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/haore147/p/3902968.html

總結(jié)

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