以下摘自Matrix
以前上學(xué)的時(shí)候學(xué)過(guò)的，但都忘光光了，放這里供自己沒(méi)事時(shí)候研讀一下。
關(guān)系數據庫設計之時(shí)是要遵守一定的規則的。尤其是數據庫設計范式 現簡(jiǎn)單介紹1NF（第一范式），2NF（第二范式），3NF（第三范式）和BCNF，另有第四范式和第五范式留到以后再介紹。 在你設計數據庫之時(shí)，若能符合這幾個(gè)范式，你就是數據庫設計的高手。
第一范式（1NF）：在關(guān)系模式R中的每一個(gè)具體關(guān)系r中，如果每個(gè)屬性值 都是不可再分的最小數據單位，則稱(chēng)R是第一范式的關(guān)系。例：如職工號，姓名，電話(huà)號碼組成一個(gè)表（一個(gè)人可能有一個(gè)辦公室電話(huà) 和一個(gè)家里電話(huà)號碼） 規范成為1NF有三種方法：
一是重復存儲職工號和姓名。這樣，關(guān)鍵字只能是電話(huà)號碼。
二是職工號為關(guān)鍵字，電話(huà)號碼分為單位電話(huà)和住宅電話(huà)兩個(gè)屬性
三是職工號為關(guān)鍵字，但強制每條記錄只能有一個(gè)電話(huà)號碼。
以上三個(gè)方法，第一種方法最不可取，按實(shí)際情況選取后兩種情況。
第二范式（2NF）：如果關(guān)系模式R（U，F）中的所有非主屬性都完全依賴(lài)于任意一個(gè)候選關(guān)鍵字，則稱(chēng)關(guān)系R 是屬于第二范式的。
例：選課關(guān)系 SCI（SNO，CNO，GRADE，CREDIT）其中SNO為學(xué)號， CNO為課程號，GRADEGE 為成績(jì)，CREDIT 為學(xué)分。 由以上條件，關(guān)鍵字為組合關(guān)鍵字（SNO，CNO）
在應用中使用以上關(guān)系模式有以下問(wèn)題：
a.數據冗余，假設同一門(mén)課由40個(gè)學(xué)生選修，學(xué)分就 重復40次。
b.更新異常，若調整了某課程的學(xué)分，相應的元組CREDIT值都要更新，有可能會(huì )出現同一門(mén)課學(xué)分不同。
c.插入異常，如計劃開(kāi)新課，由于沒(méi)人選修，沒(méi)有學(xué)號關(guān)鍵字，只能等有人選修才能把課程和學(xué)分存入。
d.刪除異常，若學(xué)生已經(jīng)結業(yè)，從當前數據庫刪除選修記錄。某些門(mén)課程新生尚未選修，則此門(mén)課程及學(xué)分記錄無(wú)法保存。
原因：非關(guān)鍵字屬性CREDIT僅函數依賴(lài)于CNO，也就是CREDIT部分依賴(lài)組合關(guān)鍵字（SNO，CNO）而不是完全依賴(lài)。
解決方法：分成兩個(gè)關(guān)系模式 SC1（SNO，CNO，GRADE），C2（CNO，CREDIT）。新關(guān)系包括兩個(gè)關(guān)系模式，它們之間通過(guò)SC1中的外關(guān)鍵字CNO相聯(lián)系，需要時(shí)再進(jìn)行自然聯(lián)接，恢復了原來(lái)的關(guān)系
第三范式（3NF）：如果關(guān)系模式R（U，F）中的所有非主屬性對任何候選關(guān)鍵字都不存在傳遞信賴(lài)，則稱(chēng)關(guān)系R是屬于第三范式的。
例：如S1（SNO，SNAME，DNO，DNAME，LOCATION） 各屬性分別代表學(xué)號，
姓名，所在系，系名稱(chēng)，系地址。
關(guān)鍵字SNO決定各個(gè)屬性。由于是單個(gè)關(guān)鍵字，沒(méi)有部分依賴(lài)的問(wèn)題，肯定是2NF。但這關(guān)系肯定有大量的冗余，有關(guān)學(xué)生所在的幾個(gè)屬性DNO，DNAME，LOCATION將重復存儲，插入，刪除和修改時(shí)也將產(chǎn)生類(lèi)似以上例的情況。
原因：關(guān)系中存在傳遞依賴(lài)造成的。即SNO -> DNO。 而DNO -> SNO卻不存在，DNO -> LOCATION, 因此關(guān)鍵遼 SNO 對 LOCATION 函數決定是通過(guò)傳遞依賴(lài) SNO -> LOCATION 實(shí)現的。也就是說(shuō)，SNO不直接決定非主屬性L(fǎng)OCATION。
解決目地：每個(gè)關(guān)系模式中不能留有傳遞依賴(lài)。
解決方法：分為兩個(gè)關(guān)系 S（SNO，SNAME，DNO），D（DNO，DNAME，LOCATION）
注意：關(guān)系S中不能沒(méi)有外關(guān)鍵字DNO。否則兩個(gè)關(guān)系之間失去聯(lián)系。
BCNF：如果關(guān)系模式R（U，F）的所有屬性（包括主屬性和非主屬性）都不傳遞依賴(lài)于R的任何候選關(guān)鍵字，那么稱(chēng)關(guān)系R是屬于BCNF的?；蚴顷P(guān)系模式R，如果每個(gè)決定因素都包含關(guān)鍵字（而不是被關(guān)鍵字所包含），則RCNF的關(guān)系模式。
例：配件管理關(guān)系模式 WPE（WNO，PNO，ENO，QNT）分別表倉庫號，配件號，職工號，數量。有以下條件
a.一個(gè)倉庫有多個(gè)職工。
b.一個(gè)職工僅在一個(gè)倉庫工作。
c.每個(gè)倉庫里一種型號的配件由專(zhuān)人負責，但一個(gè)人可以管理幾種配件。
d.同一種型號的配件可以分放在幾個(gè)倉庫中。
分析：由以上得 PNO 不能確定QNT，由組合屬性（WNO，PNO）來(lái)決定，存在函數依賴(lài)（WNO，PNO） -> ENO。由于每個(gè)倉庫里的一種配件由專(zhuān)人負責，而一個(gè)人可以管理幾種配件，所以有組合屬性（WNO，PNO）才能確定負責人，有（WNO，PNO）- > ENO。因為 一個(gè)職工僅在一個(gè)倉庫工作，有ENO -> WNO。由于每個(gè)倉庫里的一種配件由專(zhuān)人負責，而一個(gè)職工僅在一個(gè)倉庫工作，有 （ENO，PNO）-> QNT。
找一下候選關(guān)鍵字，因為（WNO，PNO） -> QNT，（WNO，PNO）-> ENO ，因此（WNO，PNO）可以決定整個(gè)元組，是一個(gè)候選關(guān)鍵字。根據ENO->WNO，（ENO，PNO）->QNT，故（ENO，PNO）也能決定整個(gè)元組，為另一個(gè)候選關(guān)鍵字。屬性ENO，WNO，PNO 均為主屬性，只有一個(gè)非主屬性QNT。它對任何一個(gè)候選關(guān)鍵字都是完全函數依賴(lài)的，并且是直接依賴(lài)，所以該關(guān)系模式是3NF。
分析一下主屬性。因為ENO->WNO，主屬性ENO是WNO的決定因素，但是它本身不是關(guān)鍵字，只是組合關(guān)鍵字的一部分。這就造成主屬性WNO對另外一個(gè)候選關(guān)鍵字（ENO，PNO）的部 分依賴(lài)，因為（ENO，PNO）-> ENO但反過(guò)來(lái)不成立，而P->WNO，故（ENO，PNO）-> WNO 也是傳遞依賴(lài)。
雖然沒(méi)有非主屬性對候選關(guān)鍵遼的傳遞依賴(lài)，但存在主屬性對候選關(guān)鍵字的傳遞依賴(lài)，同樣也會(huì )帶來(lái)麻煩。如一個(gè)新職工分配到倉庫工作，但暫時(shí)處于實(shí)習階段，沒(méi)有獨立負責對某些配件的管理任務(wù)。由于缺少關(guān)鍵字的一部分PNO而無(wú)法插入到該關(guān)系中去。又如某個(gè)人改成不管配件了去負責安全，則在刪除配件的同時(shí)該職工也會(huì )被刪除。
解決辦法：分成管理EP（ENO，PNO，QNT），關(guān)鍵字是（ENO，PNO）工作EW（ENO，WNO）其關(guān)鍵字是ENO
缺點(diǎn)：分解后函數依賴(lài)的保持性較差。如此例中，由于分解,函數依賴(lài)（WNO，PNO）-> ENO 丟失了, 因而對原來(lái)的語(yǔ)義有所破壞。沒(méi)有體現出每個(gè)倉庫里一種部件由專(zhuān)人負責。有可能出現一部件由兩個(gè)人或兩個(gè)以上的人來(lái)同時(shí)管理。因此，分解之后的關(guān)系模式降低了部分完整性約束。
一個(gè)關(guān)系分解成多個(gè)關(guān)系，要使得分解有意義，起碼的要求是分解后不丟失原來(lái)的信息。這些信息不僅包括數據本身，而且包括由函數依賴(lài)所表示的數據之間的相互制約。進(jìn)行分解的目標是達到更高一級的規范化程度，但是分解的同時(shí)必須考慮兩個(gè)問(wèn)題：無(wú)損聯(lián)接性和保持函數依賴(lài)。有時(shí)往往不可能做到既有無(wú)損聯(lián)接性，又完全保持函數依賴(lài)。需要根據需要進(jìn)行權衡。
1NF直到BCNF的四種范式之間有如下關(guān)系：
BCNF包含了3NF包含2NF包含1NF
小結：
目地：規范化目的是使結構更合理，消除存儲異常，使數據冗余盡量小，便于插入、刪除和更新
原則：遵從概念單一化 “一事一地”原則，即一個(gè)關(guān)系模式描述一個(gè)實(shí)體或實(shí)體間的一種聯(lián)系。規范的實(shí)質(zhì)就是概念的單一化。
方法：將關(guān)系模式投影分解成兩個(gè)或兩個(gè)以上的關(guān)系模式。
要求：分解后的關(guān)系模式集合應當與原關(guān)系模式”等價(jià)”，即經(jīng)過(guò)自然聯(lián)接可以恢復原關(guān)系而不丟失信息，并保持屬性間合理的聯(lián)系。
注意：一個(gè)關(guān)系模式結這分解可以得到不同關(guān)系模式集合，也就是說(shuō)分解方法不是唯一的。最小冗余的要求必須以分解后的數據庫能夠表達原來(lái)數據庫所有信息為前提來(lái)實(shí)現。其根本目標是節省存儲空間，避免數據不一致性，提高對關(guān)系的操作效率，同時(shí)滿(mǎn)足應用需求。實(shí)際上，并不一定要求全部模式都達到BCNF不可。有時(shí)故意保留部分冗余可能更方便數據查詢(xún)。尤其對于那些更新頻度不高，查詢(xún)頻度極高的數據庫系統更是如此。
