數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化與范式

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中的規(guī)范化旨在減少數(shù)據(jù)冗余，增強(qiáng)數(shù)據(jù)完整性，避免數(shù)據(jù)異常（如插入、更新、刪除異常）。這通過(guò)將大型數(shù)據(jù)表分解成更小、更易管理的表，并定義它們之間的關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)。

不同的范式代表不同的規(guī)范化級(jí)別，每個(gè)級(jí)別都建立在前一個(gè)級(jí)別的基礎(chǔ)上，并遵循特定的規(guī)則。以下是幾種常用的范式：

第一范式 (1NF)

1NF 是規(guī)范化的基礎(chǔ)級(jí)別，其核心目標(biāo)是消除重復(fù)數(shù)據(jù)，確保表中每個(gè)字段都包含單個(gè)、不可分割的值（原子值）。

• 1NF規(guī)則：
  1. 每個(gè)字段必須包含原子值，即不可再細(xì)分的值。
  2. 每行數(shù)據(jù)必須唯一。
  3. 每列數(shù)據(jù)類型一致。
  4. 不允許出現(xiàn)重復(fù)的列或字段內(nèi)包含多個(gè)值。

1NF示例：

非1NF：

—

轉(zhuǎn)換為1NF：

—

第二范式 (2NF)

2NF 在1NF的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步消除了部分函數(shù)依賴。部分函數(shù)依賴是指非主鍵屬性依賴于主鍵的一部分（對(duì)于復(fù)合主鍵）。要滿足2NF，必須先滿足1NF。

• 2NF規(guī)則：
  1. 滿足1NF。
  2. 每個(gè)非主鍵屬性必須完全依賴于整個(gè)主鍵。

2NF示例：

非2NF（部分函數(shù)依賴）：

—

轉(zhuǎn)換為2NF：
表：

• 訂單 (訂單ID, 客戶姓名)
• 訂單明細(xì) (訂單ID, 商品, 價(jià)格)

訂單表：

—

訂單明細(xì)表：

—

第三范式 (3NF)

3NF 在2NF的基礎(chǔ)上，消除了傳遞函數(shù)依賴。傳遞函數(shù)依賴是指非主鍵屬性依賴于其他非主鍵屬性。要滿足3NF，必須先滿足2NF。

• 3NF規(guī)則：
  1. 滿足2NF。
  2. 任何非主鍵屬性都不應(yīng)依賴于其他非主鍵屬性。

3NF示例：

非3NF（傳遞函數(shù)依賴）：

—

轉(zhuǎn)換為3NF：
表：

• 訂單 (訂單ID, 商品, 類別)
• 類別 (類別, 供應(yīng)商)

訂單表：

—

類別表：

—

Boyce-Codd范式 (BCNF)

BCNF 比3NF更嚴(yán)格。如果每個(gè)函數(shù)依賴的左部都是候選鍵，則表滿足BCNF。

• BCNF規(guī)則：
  1. 滿足3NF。
  2. 每個(gè)決定因素都是候選鍵。

第四范式 (4NF)

4NF 解決了多值依賴問(wèn)題，即一個(gè)屬性決定另一個(gè)屬性的多個(gè)值，且這些值彼此獨(dú)立。

• 4NF規(guī)則：
  1. 滿足BCNF。
  2. 沒(méi)有多值依賴。

總結(jié)

數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化是確保數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。不同的范式提供了不同級(jí)別的規(guī)范化，選擇合適的范式需要權(quán)衡數(shù)據(jù)完整性和性能需求。 雖然高范式能保證數(shù)據(jù)完整性，但在某些情況下，為了性能考慮，可能會(huì)選擇降低范式級(jí)別。