数据库逻辑设计之三大范式

发布时间 2023-07-20 17:13:29作者: xiaobingch

一、第一范式

1NF是对属性的原子性,要求属性具有原子性,不可再分解;

表:字段1、 字段2(字段2.1、字段2.2)、字段3 ......

如学生(学号,姓名,性别,出生年月日),如果认为最后一列还可以再分成(出生年,出生月,出生日),它就不是一范式了,否则就是;

二、第二范式

2NF是对记录的唯一性,要求记录有唯一标识,即实体的唯一性,即不存在部分依赖

表:学号、课程号、姓名、学分;

这个表明显说明了两个事务:学生信息, 课程信息;由于非主键字段必须依赖主键,这里学分依赖课程号姓名依赖与学号,所以不符合二范式。

可能会存在问题:

  • 数据冗余:,每条记录都含有相同信息;
  • 删除异常:删除所有学生成绩,就把课程信息全删除了;
  • 插入异常:学生未选课,无法记录进数据库;
  • 更新异常:调整课程学分,所有行都调整。

正确做法:

学生:Student(学号, 姓名);
课程:Course(课程号, 学分);
选课关系:StudentCourse(学号, 课程号, 成绩)。

三、第三范式

如果一个关系属于第二范式,并且在两个(或多个)非主键属性之间不存在函数依赖。(非主键属性之间的函数依赖也称为传递依赖),那么这个关系属于第三范式。

3NF是对字段的冗余性,要求任何字段不能由其他字段派生出来,它要求字段没有冗余,即不存在传递依赖

表: 学号, 姓名, 年龄, 学院名称, 学院电话

注意:上表属于第二范式,因为主键由单个属性组成(学号)

可能会存在问题:

  • 数据冗余:有重复值;
  • 更新异常:有重复的冗余信息,修改时需要同时修改多条记录,否则会出现数据不一致的情况

正确做法:

学生:(学号, 姓名, 年龄, 所在学院);

学院:(学院,学院名称, 电话)。

四、反范式化

一般说来,数据库只需满足第三范式(3NF)就行了。

没有冗余的数据库设计可以做到。但是,没有冗余的数据库未必是最好的数据库,有时为了提高运行效率,就必须降低范式标准,适当保留冗余数据。具体做法是:在概念数据模型设计时遵守第三范式,降低范式标准的工作放到物理数据模型设计时考虑。降低范式就是增加字段,允许冗余,达到以空间换时间的目的

〖例〗:如订单表,“金额”这个字段的存在,表明该表的设计不满足第三范式,因为“金额”可以由“单价”乘以“数量”得到,说明“金额”是冗余字段。但是,增加“金额”这个冗余字段,可以提高查询统计的速度,这就是以空间换时间的作法。

Rose 2002中,规定列有两种类型:数据列计算列。“金额”这样的列被称为“计算列”,而“单价”和“数量”这样的列被称为“数据列”。

五、范式化设计和反范式化设计的优缺点

5.1 范式化

优点:

  • 可以尽量减少数据冗余
  • 数据表更新快体积小
  • 范式化的更新操作比反范式化的更新操作更快
  • 范式化的表通常比反范式化更小

缺定:

  • 查表需要练表查询(导致性能降低
  • 更难进行索引优化

5.2 反范式化

优点:

  • 可以减少表的关联
  • 可以更好的进行索引优化

缺点:

  • 在数据冗余以及数据维护异常
  • 对数据修改需要更多成本