論數(shù)據(jù)庫(kù)的三大范式

發(fā)表日期：2016-04-19 文章編輯：重慶網(wǎng)站建設(shè)小編瀏覽次數(shù)：17 標(biāo)簽：

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(shù)據(jù)單位，則稱R是第一范式的關(guān)系。

例：如職工號(hào)，姓名，電話號(hào)碼組成一個(gè)表(一個(gè)人可能有一個(gè)辦公室電話和一個(gè)家里電話號(hào)碼)

規(guī)范成為1NF有三種方法：

　　一是重復(fù)存儲(chǔ)職工號(hào)和姓名。這樣，關(guān)鍵字只能是電話號(hào)碼。

　　二是職工號(hào)為關(guān)鍵字，電話號(hào)碼分為單位電話和住宅電話兩個(gè)屬性

　　三是職工號(hào)為關(guān)鍵字，但強(qiáng)制每條記錄只能有一個(gè)電話號(hào)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(xiàn))中的所有非主屬性都完全依賴于任意一個(gè)候選關(guān)鍵字，則稱關(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(hào)， CNO為課程號(hào)，GRADEGE 為成績(jī)，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(yīng)用中使用以上關(guān)系模式有以下問(wèn)題：

　　a.數(shù)據(jù)冗余，假設(shè)同一門課由40個(gè)學(xué)生選修，學(xué)分就重復(fù)40次。

　　b.更新異常，若調(diào)整了某課程的學(xué)分，相應(yīng)的元組CREDIT值都要更新，有可能會(huì)出現(xiàn)同一門課學(xué)分不同。

　　c.插入異常，如計(jì)劃開(kāi)新課，由于沒(méi)人選修，沒(méi)有學(xué)號(hào)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(jié)業(yè)，從當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)刪除選修記錄。某些門課程新生尚未選修，則此門課程及學(xué)分記錄無(wú)法保存。

　　原因：非關(guān)鍵字屬性CREDIT僅函數(shù)依賴于CNO，也就是CREDIT部分依賴組合關(guān)鍵字(SNO，CNO)而不是完全依賴。

　　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(fù)了原來(lái)的關(guān)系

第三范式(3NF)：

　　如果關(guān)系模式R(U，F(xiàn))中的所有非主屬性對(duì)任何候選關(guān)鍵字都不存在傳遞信賴，則稱關(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(hào)，姓名，所在系，系名稱，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(fù)存儲(chǔ)，插入，刪除和修改時(shí)也將產(chǎn)生類似以上例的情況。

　　原因：關(guān)系中存在傳遞依賴造成的。即SNO -> DNO。而DNO -> SNO卻不存在，DNO -> LOCATION, 因此關(guān)鍵遼 SNO 對(duì) LOCATION 函數(shù)決定是通過(guò)傳遞依賴 SNO -> LOCATION 實(shí)現(xiàn)的。也就是說(shuō)，SNO不直接決定非主屬性LOCATION。

　　解決目地：每個(gè)關(guān)系模式中不能留有傳遞依賴。

　　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(xiàn))的所有屬性(包括主屬性和非主屬性)都不傳遞依賴于R的任何候選關(guān)鍵字，那么稱關(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(cāng)庫(kù)號(hào)，配件號(hào)，職工號(hào)，數(shù)量。有以下條件

　　a.一個(gè)倉(cāng)庫(kù)有多個(gè)職工。

　　b.一個(gè)職工僅在一個(gè)倉(cāng)庫(kù)工作。

　　c.每個(gè)倉(cāng)庫(kù)里一種型號(hào)的配件由專人負(fù)責(zé)，但一個(gè)人可以管理幾種配件。

　　d.同一種型號(hào)的配件可以分放在幾個(gè)倉(cāng)庫(kù)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(shù)依賴(WNO，PNO) -> ENO。由于每個(gè)倉(cāng)庫(kù)里的一種配件由專人負(fù)責(zé)，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(fù)責(zé)人，有(WNO，PNO)-> ENO。因?yàn)?nbsp;一個(gè)職工僅在一個(gè)倉(cāng)庫(kù)工作，有ENO -> WNO。由于每個(gè)倉(cāng)庫(kù)里的一種配件由專人負(fù)責(zé)，而一個(gè)職工僅在一個(gè)倉(cāng)庫(kù)工作，有 (ENO，PNO)-> QNT。

　　找一下候選關(guān)鍵字，因?yàn)?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(jù)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(duì)任何一個(gè)候選關(guān)鍵字都是完全函數(shù)依賴的，并且是直接依賴，所以該關(guān)系模式是3NF。

　　分析一下主屬性。因?yàn)镋NO->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(duì)另外一個(gè)候選關(guān)鍵字(ENO，PNO)的部分依賴，因?yàn)?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。

　　雖然沒(méi)有非主屬性對(duì)候選關(guān)鍵遼的傳遞依賴，但存在主屬性對(duì)候選關(guān)鍵字的傳遞依賴，同樣也會(huì)帶來(lái)麻煩。如一個(gè)新職工分配到倉(cāng)庫(kù)工作，但暫時(shí)處于實(shí)習(xí)階段，沒(méi)有獨(dú)立負(fù)責(zé)對(duì)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(fù)責(zé)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(shù)依賴的保持性較差。如此例中，由于分解,函數(shù)依賴(WNO，PNO)-> ENO 丟失了, 因而對(duì)原來(lái)的語(yǔ)義有所破壞。沒(méi)有體現(xiàn)出每個(gè)倉(cāng)庫(kù)里一種部件由專人負(fù)責(zé)。有可能出現(xiàn) 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(shù)據(jù)本身，而且包括由函數(shù)依賴所表示的數(shù)據(jù)之間的相互制約。進(jìn)行分解的目標(biāo)是達(dá)到更高一級(jí)的規(guī)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(shù)依賴。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(shù)依賴。需要根據(jù)需要進(jìn)行權(quán)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(jié)：

　　目地：規(guī)范化目的是使結(jié)構(gòu)更合理，消除存儲(chǔ)異常，使數(shù)據(jù)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?qū)嶓w間的一種聯(lián)系。規(guī)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(yīng)當(dāng)與原關(guān)系模式"等價(jià)"，即經(jīng)過(guò)自然聯(lián)接可以恢復(fù)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(jié)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(shù)據(jù)庫(kù)能夠表達(dá)原來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)所有信息為前提來(lái)實(shí)現(xiàn)。其根本目標(biāo)是節(jié)省存儲(chǔ)空間，避免數(shù)據(jù)不一致性，提高對(duì)關(guān)系的操作效率，同時(shí)滿足應(yīng)用需求。實(shí)際上，并不一定要求全部模式都達(dá)到BCNF不可。有時(shí)故意保留部分冗余可能更方便數(shù)據(jù)查詢。尤其對(duì)于那些更新頻度不高，查詢頻度極高的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)更是如此。

　　在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，除了函數(shù)依賴之外還有多值依賴，聯(lián)接依賴的問(wèn)題，從而提出了第四范式，第五范式等更高一級(jí)的規(guī)范化要求。在此，以后再談。

　　各位朋友，你看過(guò)后有何感想，其實(shí)，任何一本數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)理論的書(shū)都會(huì)講這些東西，考慮到很多網(wǎng)友是半途出家，來(lái)做數(shù)據(jù)庫(kù)。特找一本書(shū)大抄特抄一把，各位有什么問(wèn)題，也別問(wèn)我了，自已去找一本關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)理論的書(shū)去看吧，說(shuō)不定，對(duì)各位大有幫助。說(shuō)是說(shuō)以上是基礎(chǔ)理論的東西，請(qǐng)大家想想，你在做數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的時(shí)候有沒(méi)有考慮過(guò)遵過(guò)以上幾個(gè)范式呢，有沒(méi)有在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)做得不好之時(shí)，想一想，對(duì)比以上所講，到底是違反了第幾個(gè)范式呢?

　　我見(jiàn)過(guò)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，很少有人做到很符合以上幾個(gè)范式的，一般說(shuō)來(lái)，第一范式大家都可以遵守，完全遵守第二第三范式的人很少了，遵守的人一定就是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的高手了，BCNF的范式出現(xiàn)機(jī)會(huì)較少，而且會(huì)破壞完整性，你可以在做設(shè)計(jì)之時(shí)不考慮它，當(dāng)然在ORACLE中可通過(guò)觸發(fā)器解決其缺點(diǎn)。以后我們共同做設(shè)計(jì)之時(shí)，也希望大家遵守以上幾個(gè)范式。

　　那些數(shù)據(jù)庫(kù)的書(shū)介紹的數(shù)據(jù)庫(kù)范式，實(shí)在是晦澀難懂，我在這里給出一個(gè)通俗的描述：

　　1NF：一個(gè)table中的列是不可再分的(即列的原子性)

　　2NF：一個(gè)table中的行是可以唯一標(biāo)示的，(即table中的行是不可以有重復(fù)的)

　　3NF：一個(gè)table中列不依賴以另一個(gè)table中的非主鍵的列，還是不通俗!巨寒!! 舉個(gè)例子吧：有一個(gè)部門的table，我們叫它tbl_department, 它有這么幾列(dept_id(pk),dept_name,dept_memo...) 有一個(gè)員工table，我們叫它tbl_employee,在這個(gè)table中有一列dept_id(fk)描述關(guān)于部門的信息，若tbl_employee要滿足3NF，則在tbl_employee中就不得再有除dept_id列的其它有關(guān)部門信息的列!

　　一般數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)滿足3NF即可!(個(gè)人覺(jué)得應(yīng)該盡可能的滿足3NF，一家之言^_^)

　　BCNF：通常認(rèn)為BCNF是修正的第三范式，它比3NF又進(jìn)一步!

　　4NF：

　　5NF：將一個(gè)table盡可能的分割成小的塊，以排除在table中所有冗余的數(shù)據(jù)。

　　本文由重慶網(wǎng)站建設(shè)-中技互聯(lián)：www.aorustv.com

如沒(méi)特殊注明，文章均為中技互聯(lián)原創(chuàng),轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自www.aorustv.com