2019-3-1 09:05:16数据库建立的三种范式及冗余字段

Posted 2021-02-11 liuqifeng

第一范式（1NF）无重复的列

　　所谓第一范式（1NF）是指数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值，即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。如果出现重复的属性，就可能需要定义一个新的实体，新的实体由重复的属性构成，新实体与原实体之间为一对多关系。在第一范式（1NF）中表的每一行只包含一个实例的信息。简而言之，第一范式就是无重复的列。

1NF的定义为：符合1NF的关系中的每个属性都不可再分

下表所示情况，便不符合1NF的要求：

 

说明：在任何一个关系数据库中，第一范式（1NF）是对关系模式的基本要求，不满足第一范式（1NF）的数据库就不是关系数据库。 

第二范式（2NF）属性完全依赖于主键

 　　第二范式（2NF）是在第一范式（1NF）的基础上建立起来的，即满足第二范式（2NF）必须先满足第一范式（1NF）。第二范式（2NF）要求数据库表中的每个实例或行必须可以被惟一地区分。为实现区分通常需要为表加上一个列，以存储各个实例的惟一标识。例如员工信息表中加上了员工编号（emp_id）列，因为每个员工的员工编号是惟一的，因此每个员工可以被惟一区分。这个惟一属性列被称为主关键字或主键、主码。 
        第二范式（2NF）要求实体的属性完全依赖于主关键字。所谓完全依赖是指不能存在仅依赖主关键字一部分的属性，如果存在，那么这个属性和主关键字的这一部分应该分离出来形成一个新的实体，新实体与原实体之间是一对多的关系。为实现区分通常需要为表加上一个列，以存储各个实例的惟一标识。简而言之，第二范式就是属性完全依赖于主键。 

第三范式（3NF）

 　　满足第三范式（3NF）必须先满足第二范式（2NF）。简而言之，第三范式（3NF）要求一个数据库表中不包含已在其它表中已包含的非主关键字信息。例如，存在一个部门信息表，其中每个部门有部门编号（dept_id）、部门名称、部门简介等信息。那么在的员工信息表中列出部门编号后就不能再将部门名称、部门简介等与部门有关的信息再加入员工信息表中。如果不存在部门信息表，则根据第三范式（3NF）也应该构建它，否则就会有大量的数据冗余。简而言之，第三范式就是属性不依赖于其它非主属性。 也就是说， 如果存在非主属性对于码的传递函数依赖，则不符合3NF的要求。

 

实例讲解：

第一范式

如果一个关系模式R的所有属性都是不可分的基本数据项，则R∈1NF（即R符合第一范式）。

两点:

一、每个字段都只能存放单一值

课程有两个值，不符合第一范式，可改为如下

二、每笔记录都要能利用一个惟一的主键来加以识别

这里出现了重复组，同样不满足第一范式，因为缺乏唯一标识码,可改为

第二范式 

若关系模式R∈1NF（即R符合第一范式），并且每一个非主属性都完全依赖于R的码，则R∈2NF（即R符合第二范式）。

这里表的码为(学号,课程), 即知道这两项可以确定系名、宿舍、分数，或者是这三项依赖于前两项,可知

分数完全依赖(学号,课程)系名部分依赖(学号,课程),即知道学号或者课程就能确定系名.宿舍楼部分依赖(学号,课程),即知道学号或者课程就能确定宿舍楼.

由于非主属性系名，宿舍楼不完全依赖与码，不符合第二范式，可改为

表1

第三范式

若关系模式R∈3NF（即R符合第三范式）,则每一个非主属性既不部分依赖于码也不传递依赖于码。

上面的表2不符合第三范式，这是因为你知道了系名，同样也就知道了宿舍楼，称宿舍楼传递依赖于码（学号），可分解为

 

1冗余字段的定义

冗余字段是指反复出现的，重复的字段。也就是说在数据库中如果表a出现过字段b，表c再出现字段b，那么字段b就可以被看作是冗余字段了。

2冗余字段的弊端

如果参照三范式，那我们在设计数据库的时候就必须致力于消灭冗余字段，毕竟如果我们需要更新某条记录，而这条记录又恰好包含了冗余字段，那么我就必须更新所有携有冗余字段的表。如果冗余冗余字段只出现在很少的表中那么这不算什么大问题。但是如果有很多很多张表都携有冗余字段，不仅会使数据库性能降低还会带来数据不一致等一系列问题。所以，我们目前所接触的经典教材都在强调三范式还是很有道理的。

3冗余字段的用处

冗余字段确实有很大地弊端，这是否说明我们就该将之视为洪水猛兽，弃而不用呢？大可不必。举个例子来说表a有三个字段：员工号，员工姓名，员工出生日期；表b有三个字段员工号，员工工资，员工工龄；这样的设计符合三范式。但是我们发现当我们查询员工工龄的时候不仅仅需要知道员工号，还需要知道员工姓名。这个时候我们需要使用join语句或者使用视图来获取员工工龄和员工姓名。当数据只有百条，千条时这样设计并没有什么问题，但当数据库中有几万条数据时再使用join语句就未必是个好方法了。这时候如果在表b中增加一个姓名的冗余字段就能提升数据库的性能。

4冗余字段的使用原则

冗余字段不是妖魔鬼怪。在像我这样的菜鸟眼中它可能像一头狮子一样凶猛可怕，但在高手面前，它却会像小猫一样乖巧可爱。想要成为高手，就必须学会驾驭雄狮，而想要驾驭雄狮就必须去了解它。下面来讨论一下冗余字段的使用原则。

a不随便使用冗余字段。

b只在关键数据上使用冗余字段

c根据业务需求决定是否使用冗余字段

总之，冗余字段是一杯酒，小酌怡情，痛饮伤身，乱喝要命。