范式(數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)范式,數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)范式)是符合某一種級(jí)別的關(guān)系模式的集合。構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)必須遵循一定的規(guī)則紧唱。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中评甜,這種規(guī)則就是范式灰粮。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)系必須滿(mǎn)足一定的要求,即滿(mǎn)足不同的范式蜕着。
目前關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)有六種范式:第一范式(1NF)谋竖、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)承匣、Boyce-Codd范式(BCNF)蓖乘、第四范式(4NF)和第五范式(5NF)。
滿(mǎn)足最低要求的范式是第一范式(1NF)韧骗。在第一范式的基礎(chǔ)上進(jìn)一步滿(mǎn)足更多要求的稱(chēng)為第二范式(2NF)嘉抒,其余范式以次類(lèi)推。一般說(shuō)來(lái)袍暴,數(shù)據(jù)庫(kù)只需滿(mǎn)足第三范式(3NF)就行了些侍。
第一范式
每一列不可分割。是對(duì)關(guān)系模式的最基本要求政模。不滿(mǎn)足1NF的數(shù)據(jù)庫(kù)就不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)岗宣。
第二范式
非主屬性完全依賴(lài)于主屬性,不能存在只依賴(lài)主屬性一部分的屬性淋样。
假定選課關(guān)系表為SelectCourse(學(xué)號(hào)耗式,姓名,年齡趁猴,課程名稱(chēng)刊咳,成績(jī),學(xué)分)儡司,關(guān)鍵字為組合關(guān)鍵字(學(xué)號(hào)娱挨,課程名稱(chēng)),因?yàn)榇嬖谌缦聸Q定關(guān)系:
(學(xué)號(hào)捕犬,課程名稱(chēng)) → (姓名跷坝,年齡酵镜,成績(jī),學(xué)分)
這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表不滿(mǎn)足第二范式探孝,因?yàn)榇嬖谌缦聸Q定關(guān)系:
(課程名稱(chēng)) → (學(xué)分)
(學(xué)號(hào)) → (姓名笋婿,年齡)
即存在組合關(guān)鍵字中的字段決定非關(guān)鍵字的情況。
由于不符合2NF顿颅,這個(gè)選課關(guān)系表會(huì)存在如下問(wèn)題:
- 數(shù)據(jù)冗余:
同一門(mén)課程由n個(gè)學(xué)生選修缸濒,"學(xué)分"就重復(fù)n-1次;同一個(gè)學(xué)生選修了m門(mén)課程粱腻,姓名和年齡就重復(fù)了m-1次庇配。 - 更新異常:
若調(diào)整了某門(mén)課程的學(xué)分,數(shù)據(jù)表中所有行的"學(xué)分"值都要更新绍些,否則會(huì)出現(xiàn)同一門(mén)課程學(xué)分不同的情況捞慌。 - 插入異常:
假設(shè)要開(kāi)設(shè)一門(mén)新的課程,暫時(shí)還沒(méi)有人選修柬批。這樣啸澡,由于還沒(méi)有"學(xué)號(hào)"關(guān)鍵字,課程名稱(chēng)和學(xué)分也無(wú)法記錄入數(shù)據(jù)庫(kù)氮帐。 - 刪除異常:
假設(shè)一批學(xué)生已經(jīng)完成課程的選修嗅虏,這些選修記錄就應(yīng)該從數(shù)據(jù)庫(kù)表中刪除。但是上沐,與此同時(shí)皮服,課程名稱(chēng)和學(xué)分信息也被刪除了。很顯然参咙,這也會(huì)導(dǎo)致插入異常龄广。
把選課關(guān)系表SelectCourse改為如下三個(gè)表:
學(xué)生:Student(學(xué)號(hào),姓名,年齡)蕴侧;
課程:Course(課程名稱(chēng)择同,學(xué)分);
選課關(guān)系:SelectCourse(學(xué)號(hào)净宵,課程名稱(chēng)奠衔,成績(jī))。
這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)表是符合第二范式的塘娶, 消除了數(shù)據(jù)冗余、更新異常痊夭、插入異常和刪除異常刁岸。
另外,所有單關(guān)鍵字的數(shù)據(jù)庫(kù)表都符合第二范式她我,因?yàn)椴豢赡艽嬖诮M合關(guān)鍵字虹曙。
第三范式
每列數(shù)據(jù)都和主鍵直接相關(guān)迫横,不能傳遞依賴(lài)于主鍵。
假定學(xué)生關(guān)系表為Student(學(xué)號(hào)酝碳,姓名矾踱,年齡,所在學(xué)院疏哗,學(xué)院地點(diǎn)呛讲,學(xué)院電話(huà)),關(guān)鍵字為單一關(guān)鍵字"學(xué)號(hào)"返奉,因?yàn)榇嬖谌缦聸Q定關(guān)系:
(學(xué)號(hào)) → (姓名贝搁,年齡,所在學(xué)院芽偏,學(xué)院地點(diǎn)雷逆,學(xué)院電話(huà))
這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)是符合2NF的,但是不符合3NF污尉,因?yàn)榇嬖谌缦聸Q定關(guān)系:
(學(xué)號(hào)) → (所在學(xué)院) → (學(xué)院地點(diǎn)膀哲,學(xué)院電話(huà))
即存在非關(guān)鍵字段"學(xué)院地點(diǎn)"、"學(xué)院電話(huà)"對(duì)關(guān)鍵字段"學(xué)號(hào)"的傳遞函數(shù)依賴(lài)被碗。
它也會(huì)存在數(shù)據(jù)冗余某宪、更新異常、插入異常和刪除異常的情況蛮放。
把學(xué)生關(guān)系表分為如下兩個(gè)表:
學(xué)生:(學(xué)號(hào)缩抡,姓名,年齡,所在學(xué)院)包颁;
學(xué)院:(學(xué)院瞻想,地點(diǎn),電話(huà))娩嚼。
這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)表是符合第三范式的蘑险,消除了數(shù)據(jù)冗余、更新異常岳悟、插入異常和刪除異常佃迄。
BCNF
在3NF基礎(chǔ)上消除主屬性對(duì)于碼的部分與傳遞函數(shù)依賴(lài)。
假設(shè)倉(cāng)庫(kù)管理關(guān)系表為StorehouseManage(倉(cāng)庫(kù)ID,存儲(chǔ)物品ID,管理員ID,數(shù)量)贵少,且有一個(gè)管理員只在一個(gè)倉(cāng)庫(kù)工作呵俏,一個(gè)倉(cāng)庫(kù)可以存儲(chǔ)多種物品。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表中存在如下決定關(guān)系:
(倉(cāng)庫(kù)ID,存儲(chǔ)物品ID) →(管理員ID,數(shù)量)
(管理員ID,存儲(chǔ)物品ID) → (倉(cāng)庫(kù)ID,數(shù)量)
所以(倉(cāng)庫(kù)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)鍵字滔灶,表中的唯一非關(guān)鍵字段為數(shù)量普碎,它是符合第三范式的。但是录平,由于存在如下決定關(guān)系:
(倉(cāng)庫(kù)ID) → (管理員ID)
(管理員ID) → (倉(cāng)庫(kù)ID)
即存在關(guān)鍵字段決定關(guān)鍵字段的情況麻车,所以其不符合BCNF范式缀皱。它會(huì)出現(xiàn)如下異常情況:
- 刪除異常:
當(dāng)倉(cāng)庫(kù)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)动猬,"倉(cāng)庫(kù)ID"和"管理員ID"信息也被刪除了啤斗。 - 插入異常:
當(dāng)倉(cāng)庫(kù)沒(méi)有存儲(chǔ)任何物品時(shí),無(wú)法給倉(cāng)庫(kù)分配管理員赁咙。 - 更新異常:
如果倉(cāng)庫(kù)換了管理員钮莲,則表中所有行的管理員ID都要修改。
把倉(cāng)庫(kù)管理關(guān)系表分解為二個(gè)關(guān)系表:
倉(cāng)庫(kù)管理:StorehouseManage(倉(cāng)庫(kù)ID,管理員ID)序目;
倉(cāng)庫(kù):Storehouse(倉(cāng)庫(kù)ID,存儲(chǔ)物品ID,數(shù)量)臂痕。
這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)表是符合BCNF范式的,消除了刪除異常猿涨、插入異常和更新異常握童。