从0开始学习mysql 第十四课：数据库设计与三范式-Toy模板网

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第十四课：数据库设计与三范式

学习目标

在本课中，你将学习关系数据库设计的三个基本范式，它们是用来规范数据库结构，减少数据冗余和改善数据完整性的准则。你将学习：

第一范式（1NF）的概念和实现
第二范式（2NF）的概念和实现
第三范式（3NF）的概念和实现
范式化对数据库性能的潜在影响
通过实例理解如何将这些范式应用到数据库设计中

学习内容

1. 第一范式（1NF）

知识点： 1NF 要求数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同时每一行都是唯一的。

代码示例：

-- 不符合1NF的表结构
CREATE TABLE Orders (
  OrderID int,
  ProductIDs varchar(255)
);

-- 符合1NF的表结构
CREATE TABLE Orders (
  OrderID int,
  ProductID int
);

预计输出效果：
在符合1NF的设计中，我们需要为每个产品创建新的行，而不是用逗号分隔的字符串来存储多个产品ID。

2. 第二范式（2NF）

知识点： 2NF 在1NF的基础上，要求非主键列必须完全依赖于主键。

代码示例：

-- 不符合2NF的表结构
CREATE TABLE OrderDetails (
  OrderID int,
  ProductID int,
  ProductName varchar(255),
  OrderDate datetime
);

-- 符合2NF的表结构
CREATE TABLE Orders (
  OrderID int,
  OrderDate datetime
);

CREATE TABLE Products (
  ProductID int,
  ProductName varchar(255)
);

预计输出效果：
进行2NF范式化之后，我们将订单数据和产品数据分离到两个表中，每个表都有其自己的主键。

3. 第三范式（3NF）

知识点： 3NF要求数据表中的每一列都只依赖于主键，不能存在传递依赖。

代码示例：

-- 不符合3NF的表结构
CREATE TABLE Orders (
  OrderID int,
  CustomerID int,
  CustomerName varchar(255),
  CustomerAddress varchar(255)
);

-- 符合3NF的表结构
CREATE TABLE Orders (
  OrderID int,
  CustomerID int
);

CREATE TABLE Customers (
  CustomerID int,
  CustomerName varchar(255),
  CustomerAddress varchar(255)
);

预计输出效果：
在3NF的设计中，订单和客户信息被分离。每个订单引用一个客户ID，而客户的具体信息存储在另一个表中。

范式化对数据库性能的潜在影响

知识点： 范式化可以减少数据冗余和提高数据一致性，但有时也会导致查询性能下降，因为可能需要多个表的JOIN操作。

课后练习

识别和改正非1NF表：给定一个包含重复行和列的表，将其转换为1NF。
从1NF到2NF的转换：给定一个1NF表，识别并消除部分依赖，将表升级到2NF。
从2NF到3NF的转换：给定一个2NF表，识别并消除传递依赖，将表升级到3NF。
范式化与性能分析：对一个已经范式化的数据库进行性能分析，比较JOIN操作前后的查询效率。

解析：

识别和改正非1NF表：
原始表可能包含类似以下结构的数据：

CREATE TABLE Sports (
  PlayerID int,
  PlayedSports varchar(255)
);

要将此表转换为1NF，需要确保PlayedSports列不包含多个值：

CREATE TABLE Sports (
  PlayerID int,
  PlayedSport varchar(255)
);

从1NF到2NF的转换：
在1NF表中，如果存在一个复合主键，并且某些列只依赖于复合主键的一部分，就需要将这些列移动到新表中：

-- 原始1NF表
CREATE TABLE ClassAssignments (
  TeacherID int,
  ClassID int,
  AssignmentDate date,
  AssignmentName varchar(255)
);

-- 转换为2NF
CREATE TABLE Teachers (
  TeacherID int,
  AssignmentName varchar(255)
);

CREATE TABLE Classes (
  ClassID int,
  TeacherID int,
  AssignmentDate date
);

从2NF到3NF的转换：
在2NF表中，如果存在非主键列之间的依赖，需要创建新表来消除这种依赖：

-- 原始2NF表
CREATE TABLE Employees (
  EmployeeID int,
  ManagerID int,
  ManagerName varchar(255)
);

-- 转换为3NF
CREATE TABLE Employees (
  EmployeeID int,
  ManagerID int
);

CREATE TABLE Managers (
  ManagerID int,
  ManagerName varchar(255)
);