第07章01节-数据库设计三范式

数据库设计三范式

数据库设计的三范式（Third Normal Form，简称 3NF）是数据库设计中的一种规范化过程，用于组织数据库结构以减少数据冗余和提高数据完整性。

数据库设计的三范式（Third Normal Form，简称 3NF）是数据库设计中的一种规范化过程，用于组织数据库结构以减少数据冗余和提高数据完整性。以下是三范式的具体定义和示例：

1. 第一范式（1NF）

第一范式要求数据库表中的所有字段值都是原子的，不可再分。换句话说，每一列的值都是不可分割的基本数据项。

未达到 1NF 的表：

订单ID 客户名 产品 数量
1 张三 手机, 电脑 2, 1

问题：在同一列中包含多个值，例如“产品”列包含“手机”和“电脑”，这违反了原子性原则。

解决方案：将每个产品拆分为单独的行

达到 1NF 的表：

订单ID 客户名 产品 数量
1 张三 手机 2
1 张三 电脑 1

解释：每个产品和数量的组合在一个单独的行中，这样每个字段的值都是原子的。

2. 第二范式（2NF）

在满足第一范式的基础上，第二范式要求数据库表中不存在部分依赖，即非主键列必须完全依赖于主键，而不是依赖于主键的一部分。第二范式消除了部分依赖的冗余。

未达到 2NF 的表：

学生ID 课程ID 成绩 学生名 课程名
1 101 90 张三 数学
1 102 85 张三 英语

问题：学生名和课程名依赖于学生ID和课程ID的组合，而不完全依赖于该组合中的某一部分，存在部分依赖。

解决方案：将学生信息和课程信息拆分到独立的表中。

达到 2NF 的表：

学生表：

学生ID 学生名
1 张三

课程表：

课程ID 课程名
101 数学
102 英语

成绩表：

学生ID 课程ID 成绩
1 101 90
1 102 85

解释：通过将学生信息和课程信息拆分到独立的表中，非主键列“学生名”和“课程名”完全依赖于它们各自的主键列，从而消除了部分依赖。

3. 第三范式（3NF）

在满足第二范式的基础上，第三范式要求数据库表中不存在传递依赖，即非主键列必须直接依赖于主键，而不能通过其他非主键列间接依赖于主键。第三范式消除了传递依赖的冗余。

未达到 3NF 的表：

学生ID 学生名 系ID 系主任
1 张三 10 王老师
2 李四 20 张老师
3 王五 10 王老师

问题：在这个表中，“系主任”依赖于“系ID”，“系ID”依赖于“学生ID”。因此，“系主任”通过“系ID”间接依赖于“学生ID”，这就是传递依赖。

解决方案：将系的信息单独放在一个表中。

达到 3NF 的表：

学生表：

学生ID 学生名 系ID
1 张三 10
2 李四 20
3 王五 10

系表：

系ID 系主任
10 王老师
20 张老师

解释：通过将“系ID”和“系主任”信息分离到独立的“系表”中，消除了“系主任”对“学生ID”的传递依赖。现在，学生表中的非主键列（学生名和系ID）直接依赖于学生ID，而系表中的非主键列（系主任）直接依赖于系ID。

4. 总结

通过遵循三范式，我们可以：

  • 减少数据冗余：避免重复存储同一信息，节省存储空间。
  • 提高数据一致性：更新一处数据后，不需要同步更新多处，从而避免数据不一致。
  • 简化数据维护：清晰的表结构使得数据的插入、更新、删除操作更加简洁高效。

这些规范化的步骤有助于设计一个结构合理、数据完整、易于维护的数据库系统。

注意：最终以满足客户需求为原则，有的时候会拿空间换速度。