数据库三大范式、BC范式、第四范式-Toy模板网

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为了建立冗余较小、结构合理的数据库，设计数据库时必须遵循一定的规则。在关系型数据库中这种规则就称为范式。范式是符合某一种设计要求的总结。要想设计一个结构合理的关系型数据库，必须满足一定的范式。

第一范式（1NF）：原子性（存储的数据应该具有“不可再分性”）

第一范式是最基本的范式。如果数据库表中的所有字段值都是不可分解的原子值，就说明该数据库表满足了第一范式。
第一范式的合理遵循需要根据系统的实际需求来定。比如某些数据库系统中需要用到“地址”这个属性，本来直接将“地址”属性设计成一个数据库表的字段就行。但是如果系统经常会访问“地址”属性中的“城市”部分，那么就非要将“地址”这个属性重新拆分为省份、城市、详细地址等多个部分进行存储，这样在对地址中某一部分操作的时候将非常方便。

第二范式（2NF）：唯一性 (消除非主键部分依赖联合主键中的部分字段)（一定要在第一范式已经满足的情况下）

第二范式在第一范式的基础之上更进一层。第二范式需要确保数据库表中的每一列都和主键相关，而不能只与主键的某一部分相关（主要针对联合主键而言）。也就是说在一个数据库表中，一个表中只能保存一种数据，不可以把多种数据保存在同一张数据库表中。
比如要设计一个订单信息表，因为订单中可能会有多种商品，所以要将订单编号和商品编号作为数据库表的联合主键，如下表所示。
订单信息表
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这样就产生一个问题：这个表中是以订单编号和商品编号作为联合主键。这样在该表中商品名称、单位、商品价格等信息不与该表的主键相关，而仅仅是与商品编号相关。所以在这里违反了第二范式的设计原则。
而如果把这个订单信息表进行拆分，把商品信息分离到另一个表中，把订单项目表也分离到另一个表中，就非常完美了。如下所示。
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这样设计，在很大程度上减小了数据库的冗余。如果要获取订单的商品信息，使用商品编号到商品信息表中查询即可。

第三范式（3NF）：独立性，消除传递依赖(非主键值不依赖于另一个非主键值)

在一个具有主键的表中，假设主键为A，其必然其他非主键都依赖于该主键，比如：B依赖于A，C依赖于A，D依赖于A。。。。。。
但同时：如果该表中的某个字段B的值一确定，就能够确定另一个字段的值C，则我们称为C依赖于B。
那么，就出现了：
C依赖B，B依赖A——这就是传递依赖。
则消除该传递依赖的的通常做法，就是将C依赖于B的数据，分离到另一个表中。
好了，还是蒙蒙的吧，上例子：
不良例子：
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以上表既满足第一范式也满足第二范式，非主键字段也完全依赖于主键字段。
但是，院系电话字段，其实是依赖院系字段的。也就是说，院系电话字段是非主键值，而依赖了另一个非主键值-院系。所以就不符合第三范式。
改良：
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一个学生表，一个院系表，一目了然。
如果修改了院系信息，对应着也不需要修改学生信息表。但是如果还是使用以上不良例子的话，修改其中一个院系信息，得对应修改所有所属该院系的学生。

BC范式（BCNF）

数据库的三大范式只是最基本的，而BC范式也常与他们放到一起讨论，因为BCNF也被称为修正的第三范式，又或者说是扩充的第三范式。
为什么叫修正的第三范式？那么表示第三范式肯定有所缺漏，那么缺漏是什么呢？又如何补救呢？
我们看到第三范式的要求是每一个非主属性都要直接依赖于主属性，看似完美，可是如果除了主属性外，还有一个候选码呢？
显然从定义可以知道，这个主属性肯定能和候选码一一对应的，那这样岂不是又会造成冗余？
觉得很抽象吗？举个例子：

仓库(仓库编号，货物编号，仓库管理员编号)

其中每一个仓库管理员只管理一个仓库。
那么我们可以发现这里其实主码可以有两种，分别是：

(仓库编号) 可唯一确定 (仓库管理员编号，货物编号)
(仓库管理员编号) 可唯一确定 (仓库编号，货物编号)

必须要承认上述关系是符合第三范式的吧，但是有没有觉得这样仓库管理员编号会出现大量的没必要的冗余啊，因此BC范式就是解决这个问题的，需要将其改为两个表，顺便可以将货物的数量加进来。
至于为什么上面关系中我不将货物数量加进来，是因为一旦加进来后那个关系就不符合第二范式了，想想看，如果加入货物数量，那么主键就变成了(仓库编号，货物编号)，可是仓库管理员只与仓库编号有关，不依赖于货物编号了呀，就不构成对主键的完全依赖关系了。
下面放上BC范式的修改版：
仓库与管理员表(仓库编号，仓库管理员编号)
仓库货物表(仓库编号，货物编号，货物数量)

第四范式（4NF）：一个表的主键只对应一个多值

对于每一个X->Y，X都能找到一个候选码（若关系中的某一属性组的值能唯一地表示一个元组,而其真子集不行,则称该属性组为候选码）。
设R是一个关系模型，D是R上的多值依赖集合。如果D中存在凡多值依赖X->Y时，X必是R的超键，那么称R是第四范式的模式。
例如，职工表(职工编号，职工孩子姓名，职工选修课程)，在这个表中，同一个职工可能会有多个职工孩子姓名，同样，同一个职工也可能会有多个职工选修课程，即这里存在着多值事实，不符合第四范式。如果要符合第四范式，只需要将上表分为两个表，使它们只有一个多值事实，例如职工表一(职工编号，职工孩子姓名)，职工表二(职工编号，职工选修课程)，两个表都只有一个多值事实，所以符合第四范式。

参考资料
https://www.cnblogs.com/yinyoupoet/p/13287430.html
https://blog.csdn.net/A_art_xiang/article/details/113880638
https://www.jianshu.com/p/71563d6b121d文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-801136.html

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