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标题: 数据库范式详解：从第一范式到第五范式 [打印本页]

作者: 宝塔山 时间: 2025-2-12 14:13
标题: 数据库范式详解：从第一范式到第五范式
title: 数据库范式详解：从第一范式到第五范式
date: 2025/2/7
updated: 2025/2/7
author: cmdragon
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在数据库设计中，范式是构建高效和可维护数据库的紧张原则。一个良好的数据库范式不但能够消除数据冗余，还能提高数据的完整性和一致性。
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前端开发

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范式
第一范式
第二范式
第三范式
BCNF
数据库设计

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在数据库设计中，范式是构建高效和可维护数据库的紧张原则。一个良好的数据库范式不但能够消除数据冗余，还能提高数据的完整性和一致性。
一、什么是数据库范式

数据库范式是数据库设计中的一种理论底子，用来减少冗余数据并确保数据的依靠关系。范式通过将数据分解成多个表格，并利用外键建立关系来实现数据库的高效管理。范式有差异的级别，从低级范式到高级范式，需求越高，设计越复杂。根本上，数据越是拟合较高的范式，数据的完整性和一致性就越高。
二、第一范式 (1NF)

界说：第一范式要求表中的每个字段都是原子性的，也就是说，表中的每个列不能包含子表或重复的数据。
示例：
考虑一个门生选课表，记录了门生和他们所选课程的信息：
门生ID门生姓名选课1张三数学, 英语, 物理2李四化学3王五数学, 化学上述设计并不符合第一范式，由于“选课”字段包含多个值。不符合第一范式的原因在于，数据难以处理，难以确保数据的一致性。
满足第一范式的设计：
将“选课”字段分解：
门生ID门生姓名选课1张三数学1张三英语1张三物理2李四化学3王五数学3王五化学上风：

数据的处理变得更简单，便于实现 CRUD 操纵。
更轻易进行数据分析和查询。

三、第二范式 (2NF)

界说：第二范式要求满足第一范式，同时要求表中的每个非主属性完全依靠于主键。也就是说，表中的非主属性不能依靠于主键的一部分。
示例：
考虑以下门生选课及课程分数的表：
门生ID课程ID门生姓名课程名称分数1101张三数学901102张三英语852101李四数学75在这个例子中，"门生姓名"和"课程名称"并不是完全依靠于主键（门生ID和课程ID的组合），而是部分依靠。
满足第二范式的设计：
创建两个表，一个是门生信息表，另一个是课程信息表：
门生表
门生ID门生姓名1张三2李四选课表
门生ID课程ID分数110190110285210175课程信息可以单独创建一个表格：
课程表
课程ID课程名称101数学102英语上风：

数据更新时，避免了数据冗余。
提高了数据的一致性与完整性。

四、第三范式 (3NF)

界说：第三范式要求满足第二范式，而且每个非主属性不能依靠于其他非主属性。即在一个表中，任何非主属性必须直接依靠于主键，而不是间接依靠。
示例：
考虑门生的成绩表，包含教师的信息：
门生ID课程ID门生姓名教师姓名教师ID1101张三教师AT11102张三教师BT22101李四教师AT1这里，“教师姓名”依靠于“教师ID”，而不是直接依靠于表的主键。
满足第三范式的设计：
创建一个教师表，将教师信息单独提取：
门生表
门生ID门生姓名1张三2李四选课表
门生ID课程ID分数教师ID110190T1110285T2210175T1教师表
教师ID教师姓名T1教师AT2教师B上风：

明确了每个属性的独立性，减少数据冗余。
更高的灵活性和可维护性。

五、BCNF（Boyce-Codd 正规形式）

界说：BCNF 要求数据库满足第三范式，但有一个更严酷的规则：任何决定因素都必须是超键。这消除了在处理复杂函数依靠时可能出现的异常。
示例：
考虑一个示例，形貌某些课程及其主讲教师：
课程ID教师ID教师姓名教师办公室101T1教师A办公室1101T2教师B办公室2102T1教师A办公室1这里，“教师姓名”和“教师办公室”都依靠于“教师ID”。然而，课程 ID 也是部分唯一决定的，这导致了冗余。
满足 BCNF 的设计：
我们可以将上面的示例进行分解，构建多个表：
课程表
课程ID教师ID101T1101T2102T1教师表
教师ID教师姓名教师办公室T1教师A办公室1T2教师B办公室2上风：

更加减少了数据冗余，避免了更新异常和插入异常。
促使数据逻辑上的精密性。

六、第四范式 (4NF)

界说：第四范式要求满足 BCNF，同时消除多值依靠。即，表中的每个字段都只能依靠于主键而不是别的数据集合。
示例：
考虑一个产品与供应商多重属性的表：
产品ID供应商ID国家颜色1S1中国红色1S2美国红色2S1中国蓝色2S2日本蓝色这个表存在多值依靠，即一个产品可以有多个供应商和国家的组合。
满足第四范式的设计：
将其拆分为两个表：
产品供应商表
产品ID供应商ID1S11S22S12S2产品颜色表
产品ID颜色1红色2蓝色上风：

避免了冗余，提高了数据的完整性。
数据的模子更为清晰和易于明白。

七、第五星式 (5NF)

界说：第五范式要求满足第四范式，消除连接依靠。即，一个表只能表达一种逻辑形貌。
示例：
考虑某一项目与多种角色的表：
项目ID员工ID角色1E1开发者1E2设计师2E1开发者2E3测试员若某个员工在多个项目中担任多个角色，那么就需要对表进行进一步拆分。
满足第五范式的设计：
项目员工角色表
项目ID员工ID1E11E22E12E3员工角色表
员工ID角色E1开发者E2设计师E3测试员上风：

数据结构更为干净，有助于找出更复杂的应用逻辑。
避免了不须要的连接，提高查询性能。

八、总结

每一种范式都有其特定的应用场景和上风。遵循这些范式，不但能资助我们设计出更加高效、可维护的数据库，还能在数据的完整性、一致性和查询性能等方面提供紧张保障。
随着业务需求的复杂化，数据库范式的紧张性愈加凸显。在现实的项目中，我们需要根据具体情况灵活应用这些范式，选择适合的设计方案，以确保数据库体系的高效、稳定和安全。
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