數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)范式及其意義和不足
補(bǔ)充:現(xiàn)在大型項(xiàng)目傾向于反范式設(shè)計(jì),得益于大容量硬盤的白菜價(jià)和計(jì)算機(jī)的性能提升,表的設(shè)計(jì)盡量冗余,表關(guān)系盡量設(shè)置為一對一而不是一對多,有助于大并發(fā)時(shí)的效率提升.
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)范查剖，數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化是優(yōu)化表的結(jié)構(gòu)和優(yōu)化把數(shù)據(jù)組織到表中的方式骂维，這樣使數(shù)據(jù)更明確测砂，更簡潔征字。實(shí)踐中，通常把一個(gè)數(shù)據(jù)庫分成兩個(gè)或多個(gè)表并定義表之間的關(guān)系以做到數(shù)據(jù)隔離返十，添加财喳、刪除和修改某個(gè)字段只需要在一個(gè)表中進(jìn)行遭贸，接著可以通過定義的關(guān)系傳遞到數(shù)據(jù)庫中剩余的表中（和分層思想的意義所在很相似）。這樣我們可以消除很多錯(cuò)誤或垃圾數(shù)據(jù)出現(xiàn)的機(jī)會并減輕更新信息所必要的工作量网沾。
目前癞蚕，主要有六種范式：第一范式、第二范式辉哥、第三范式桦山、BC范式、第四范式和第五范式证薇。滿足最低要求的叫第一范式度苔，簡稱1NF。在第一范式基礎(chǔ)上進(jìn)一步滿足一些要求的為第二范式浑度，簡稱2NF寇窑。其余依此類推
事物往往具有多面性，設(shè)計(jì)范式也會帶來一定的麻煩：操作困難箩张，因?yàn)樾枰?lián)系多個(gè)表才能得到所需要數(shù)據(jù)甩骏，而且范式越高性能就會越差窗市。所以使用多高的范式需要權(quán)衡利弊，一般在項(xiàng)目中饮笛，使用到第三范式也就足夠了咨察，性能好而且方便管理數(shù)據(jù)。
二福青、下面我們來舉例介紹一下數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)三范式
說明：實(shí)例采用《學(xué)校機(jī)房收費(fèi)系統(tǒng)》的“學(xué)生信息表”摄狱，“學(xué)生上下機(jī)記錄表”的部分字段
1、第一范式1NF
定義：數(shù)據(jù)庫表中的字段都是單一屬性的无午，不可再分媒役。
簡單的說，每一個(gè)屬性都是原子項(xiàng)宪迟，不可分割酣衷。
1NF是關(guān)系模式應(yīng)具備的最起碼的條件，如果數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)不能滿足第一范式次泽，就不稱為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫穿仪。也就是說，只要是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫意荤，就一定滿足第一范式啊片。
我們先來看一張不符合1NF的
表1-1
CardNo StudentNo StudentName Sex Department CardCash UserID UserLevel Time 001 021101 小明 男 教育學(xué)院，心理系袭异，1班 100 Operator 操作員
之所以說這張表不符合1NF钠龙，是因?yàn)镈epartment和Time字段可以再分，所以應(yīng)該更改為
表1-2：
CardNo StudentNo StudentName Sex Academy Major class >CardCash UserID UserLevel Date Time 001 021101 小明 男 教育學(xué)院 心理系 1 100 Operator 操作員 2011/10/03 09:00
2御铃、第二范式2NF
定義：數(shù)據(jù)庫表中不存在非關(guān)鍵字段對任一候選關(guān)鍵字段的部分函數(shù)依賴碴里，即符合第二范式。
《注：什么是函數(shù)依賴,詳見百度百科（http://baike.baidu.com/view/40008.htm）上真。
如果一個(gè)表中某一個(gè)字段A的值是由另外一個(gè)字段或一組字段B的值來確定的咬腋，就稱為A函數(shù)依賴于B∷ィ》
2NF可以減少插入異常根竿，刪除異常和修改異常。
簡單的說就珠，一方面寇壳，第二范式肯定要滿足第一范式，否則就沒有必要談第二范式妻怎。
另一方面壳炎，當(dāng)某張表中的非主鍵信息不是由整個(gè)主鍵函數(shù)來決定時(shí)，即存在依賴于該表中不是主鍵的部分或者依賴于主鍵一部分的部分時(shí)逼侦，通常會違反2NF匿辩。
我們再來看上面的滿足1NF的表1-2
CardNo StudentNo StudentName Sex Academy Major class CardCash UserID UserLevel Date Time 001 021101 小明 男 教育學(xué)院 心理系 1 100 Operator 操作員 2011/10/03 09:00
我們看到腰耙，在這張表中，通過CardNo和StudentNo就可以確定StudentName铲球，Sex挺庞，Academy，Major稼病，class选侨，CardCash，UserID然走，Date侵俗，Time。所以可以把CardNo和StudentNo的組合作為主鍵丰刊。
但是，我們發(fā)現(xiàn)CardCash并不完全依賴于CardNo和StudentNo增拥，僅僅通過CardNo就可以確定CardCash啄巧，因?yàn)橐粡埧ǎ欢〞锌▋?nèi)金額掌栅。這就造成了部分依賴秩仆。出現(xiàn)這種情況，就不滿足第二范式猾封。
修改為：
我們再來看另一個(gè)例子澄耍，學(xué)生上下機(jī)記錄表，會更明顯些晌缘。
表2-1
CardNo StudentNo StudentName Sex Department Major class OnDate OnTime OffDate OffTime ConsumeTime ConsumeMoney 001 0211 小明 男 教育學(xué)院 心理系 1 2011/10/14 09:00 2011/10/14 10:00 1 2
我們看到齐莲，在這張表中，StudentName,Sex,Department磷箕，Major选酗，class都是直接依賴于StudentNo，而不依賴與表中的其他字段岳枷，這樣的設(shè)計(jì)也不符合2NF非主鍵信息不是由整個(gè)主鍵函數(shù)來決定時(shí)芒填。
我們可以把1-2和2-1優(yōu)化為：
表3-1
StudentNo CardNo UserID UserLevel Date Time 021101 001 Operator 操作員 2011/10/03 09:00
3-2|
CardNo CardCash 001 98
3-3
CardNo OnDate OnTime OffDate OffTime ConsumeTime ConsumeMoney 001 2011/10/14 09:00 2011/10/14 10:00 1 2
3-4
StudentNo StudentName Sex Academy Major class 021101 小明 男 教育學(xué)院 心理系 1
3、第三范式3NF
定義：在第二范式的基礎(chǔ)上空繁，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3NF殿衰。
我們來看上例中
優(yōu)化后的表3-1
StudentNo CardNo UserID UserLevel Date Time 021101 001 Operator 操作員 2011/10/03 09:00
在表中，一個(gè)UserID能確定一個(gè)UserLevel盛泡。這樣闷祥，UserID依賴于StudentNo和CardNo，而UserLevel又依賴于UserID饭于，這就導(dǎo)致了傳遞依賴蜀踏，3NF就是消除這種依賴维蒙。
我們把3-1進(jìn)行優(yōu)化得到：
4-1
StudentNo CardNo UserID Date Time 021101 001 Operator 2011/10/03 09:00
4-2
UserID UserLevel Operator 操作員
我們看到，第三范式規(guī)則查找以消除沒有直接依賴于第一范式和第二范式形成的表的主鍵的屬性果覆。我們?yōu)闆]有與表的主鍵關(guān)聯(lián)的所有信息建立了一張新表颅痊。每張新表保存了來自源表的信息和它們所依賴的主鍵。
三局待、總結(jié)
數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)規(guī)范化能讓我們更好地適應(yīng)變化斑响，使你能夠改變業(yè)務(wù)規(guī)則、需求和數(shù)據(jù)而不需要重新構(gòu)造整個(gè)系統(tǒng)钳榨。
三范式
第一范式（1NF）：字段具有原子性,不可再分舰罚。所有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都滿足第一范式）
數(shù)據(jù)庫表中的字段都是單一屬性的，不可再分薛耻。例如营罢，姓名字段，其中的姓和名必須作為一個(gè)整體饼齿，無法區(qū)分哪部分是姓饲漾，哪部分是名，如果要區(qū)分出姓和名缕溉，必須設(shè)計(jì)成兩個(gè)獨(dú)立的字段考传。
第二范式（2NF）：
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）证鸥。
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)分僚楞。通常需要為表加上一個(gè)列，以存儲各個(gè)實(shí)例的惟一標(biāo)識枉层。這個(gè)惟一屬性列被稱為主關(guān)鍵字或主鍵泉褐。
第二范式（2NF）要求實(shí)體的屬性完全依賴于主關(guān)鍵字。所謂完全依賴是指不能存在僅依賴主關(guān)鍵字一部分的屬性鸟蜡，如果存在兴枯，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)體之間是一對多的關(guān)系矩欠。為實(shí)現(xiàn)區(qū)分通常需要為表加上一個(gè)列财剖，以存儲各個(gè)實(shí)例的惟一標(biāo)識。簡而言之癌淮，第二范式就是非主屬性非部分依賴于主關(guān)鍵字躺坟。
第三范式的要求如下：
滿足第三范式（3NF）必須先滿足第二范式（2NF）。簡而言之乳蓄，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)鍵字信息咪橙。
所以第三范式具有如下特征：
1，每一列只有一個(gè)值
2，每一行都能區(qū)分美侦。
3产舞，每一個(gè)表都不包含其他表已經(jīng)包含的非主關(guān)鍵字信息。
例如菠剩，帖子表中只能出現(xiàn)發(fā)帖人的id易猫，而不能出現(xiàn)發(fā)帖人的id，還同時(shí)出現(xiàn)發(fā)帖人姓名具壮，否則准颓，只要出現(xiàn)同一發(fā)帖人id的所有記錄，它們中的姓名部分都必須嚴(yán)格保持一致棺妓，這就是數(shù)據(jù)冗余攘已。
說出一些數(shù)據(jù)庫優(yōu)化方面的經(jīng)驗(yàn)?
用PreparedStatement 一般來說比Statement性能高：一個(gè)sql 發(fā)給服務(wù)器去執(zhí)行，涉及步驟：語法檢查怜跑、語義分析样勃， 編譯，緩存
“inert into user values(1,1,1)”-二進(jìn)制
“inert into user values(2,2,2)”-二進(jìn)制
“inert into user values(?,?,?)”-二進(jìn)制
有外鍵約束會影響插入和刪除性能性芬，如果程序能夠保證數(shù)據(jù)的完整性彤灶，那在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫時(shí)就去掉外鍵。（比喻：就好比免檢產(chǎn)品批旺，就是為了提高效率，充分相信產(chǎn)品的制造商）
（對于hibernate來說诵姜，就應(yīng)該有一個(gè)變化：empleyee->Deptment對象汽煮，現(xiàn)在設(shè)計(jì)時(shí)就成了employeedeptid）
看mysql幫助文檔子查詢章節(jié)的最后部分，例如棚唆，根據(jù)掃描的原理暇赤，下面的子查詢語句要比第二條關(guān)聯(lián)查詢的效率高：
- select e.name,e.salary where e.managerid=(select id from employee where name='zxx');
- select e.name,e.salary,m.name,m.salary from employees e,employees m where
e.managerid = m.id and m.name='zxx';
表中允許適當(dāng)冗余，譬如宵凌，主題帖的回復(fù)數(shù)量和最后回復(fù)時(shí)間等
將姓名和密碼單獨(dú)從用戶表中獨(dú)立出來鞋囊。這可以是非常好的一對一的案例喲玫锋！
sql語句全部大寫尿招，特別是列名和表名都大寫。特別是sql命令的緩存功能棉钧，更加需要統(tǒng)一大小寫瓜喇，sql語句發(fā)給oracle服務(wù)器語法檢查和編譯成為內(nèi)部指令緩存和執(zhí)行指令挺益。根據(jù)緩存的特點(diǎn)，不要拼湊條件乘寒，而是用?和PreparedStatment
還有索引對查詢性能的改進(jìn)也是值得關(guān)注的望众。
備注：下面是關(guān)于性能的討論舉例
4航班 3個(gè)城市
m*n
select * from flight,city where flight.startcityid=city.cityid and city.name='beijing';
m + n
select * from flight where startcityid = (select cityid from city where cityname='beijing');
select flight.id,'beijing',flight.flightTime from flight where startcityid = (select cityid from city where cityname='beijing')
