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  • 2020-12-05 12:41:09
    1. 第一范式:原子性,属性列不可再分
    2. 第二范式:满足第一范式的前提下,除主属性外的其他属性完全依赖于主键(除主键外的每一列都必须完全依赖于主键)
    3. 第三范式:满足第二范式的前提下,除主属性外的其他属性之间不存在传递依赖(除主键列的其他列之间不存在传递依赖)
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  • 通俗易懂解释数据库第一二三范式

    千次阅读 2020-01-02 17:02:08
    通俗易懂解释数据库第一二三范式 1NF: 字段是最小的的单元,不可再分(只要是关系型数据库里的表就是符合第一范式的)。 2NF:满足1NF,表中的字段必须完全依赖于全部主键而非部分主键 (一般我们都会做到)。 3NF:...

    第一范式(1NF): 字段是最小的的单元,不可分割(在任何一个关系数据库中,第一范式(1NF)是对关系模式的基本要求,不满足第一范式(1NF)的数据库就不是关系数据库)。

    第二范式(2NF):满足1NF,表中的字段必须完全依赖于全部主键而非部分主键 (一般我们都会做到)。

    第三范式(3NF):满足2NF,非主键外的所有字段必须互不依赖。

    第一范式1NF

    数据库表中的字段都是单一属性的,不可再分

    属性是什么?就是表中的字段。不可分割的意思就按字面理解就是最小单位,不能再分成更小单位了。这个字段只能是一个值,不能被拆分成多个字段,否则的话,它就是可分割的,就不符合一范式。不过能不能分割并没有绝对的答案,看需求,也就是看你的设计目标而定。举例:学生信息组成学生信息表,有姓名、年龄、性别、学号等信息组成。姓名不可拆分吧?所以可以作为该表的一个字段。但我要说这个表要在国外使用呢?人家姓和名要分开,都有特别的意义,所以姓名字段是可拆分的,分为姓字段和名字段。简单来说,一范式是关系数据库的基础,但字段是否真的不可拆分,根据你的设计目标而定。

    第二范式2NF

    第二范式就是要有主键,要求其他字段都依赖于主键(数据库表中不存在非关键字段对任一候选关键字段的部分函数依赖,即符合第二范式)

    为什么要有主键?没有主键就没有唯一性,没有唯一性在集合中就定位不到这行记录,所以要主键。其他字段为什么要依赖于主键?因为不依赖于主键,就找不到他们。更重要的是,其他字段组成的这行记录和主键表示的是同一个东西,而主键是唯一的,它们只需要依赖于主键,也就成了唯一的。如果有同学不理解依赖这个词,可以勉强用“相关”这个词代替,也就是说其他字段必须和它们的主键相关。因为不相关的东西不应该放在一行记录里。举例:学生信息组成学生表,姓名可以做主键么?不能!因为同名的话,就不唯一了,所以需要学号这样的唯一编码才行。那么其他字段依赖于主键是什么意思?就是“张三”同学的年龄和性别等字段,不能存储别人的年龄性别,必须是他自己的,因为张三的学号信息就决定了,这行记录归张三所有,不能给无关人员使用。

    第三范式3NF

    第三范式就是要消除传递依赖,即“消除冗余”(在第二范式的基础上,数据表中如果不存在非关键字段对任一候选关键字段的传递函数依赖则符合3NF)

    简而言之,第三范式(3NF)要求一个数据库表中不包含已在其它表中已包含的非主关键字信息。例如,存在一个部门信息表,其中每个部门有部门编号(dept_id)、部门名称、部门简介等信息。那么在的员工信息表中列出部门编号后就不能再将部门名称、部门简介等与部门有关的信息再加入员工信息表中。如果不存在部门信息表,则根据第三范式(3NF)也应该构建它,否则就会有大量的数据冗余。简而言之,第三范式就是属性不依赖于其它非主属性。

    注:所谓的范式,还需根据实际情况进行判定。

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  • 基础知识 实体:现实世界中客观存在并可以被区别的事物。比如“个学生”、“本书”、“一门课”等等。值得强调的是这里所说的“事物”不仅仅是看得见摸...在个关系数据库中,它是个操作原子,即关系数据库在做

    基础知识

    实体:现实世界中客观存在并可以被区别的事物。比如“一个学生”、“一本书”、“一门课”等等。值得强调的是这里所说的“事物”不仅仅是看得见摸得着的“东西”,它也可以是虚拟的,比如说“老师与学校的关系”。

    属性:教科书上解释为:“实体所具有的某一特性”,由此可见,属性一开始是个逻辑概念,比如说,“性别”是“人”的一个属性。在关系数据库中,属性又是个物理概念,属性可以看作是“表的一列”。

    元组:表中的一行就是一个元组。

    分量:元组的某个属性值。在一个关系数据库中,它是一个操作原子,即关系数据库在做任何操作的时候,属性是“不可分的”。否则就不是关系数据库了。

    码:表中可以唯一确定一个元组的某个属性(或者属性组),如果这样的码有不止一个,那么大家都叫候选码,我们从候选码中挑一个出来做老大,它就叫主码。

    全码:如果一个码包含了所有的属性,这个码就是全码。

    主属性:一个属性只要在任何一个候选码中出现过,这个属性就是主属性。

    非主属性:与上面相反,没有在任何候选码中出现过,这个属性就是非主属性。

    外码:一个属性(或属性组),它不是码,但是它别的表的码,它就是外码。

     

    第一范式

    第一范式列不能再分。

    第二范式

    第二范式建立在第一范式的基础上,非主属性完全依赖于码。
    简单说:消除部分依赖。

    (什么是码?) 表中可以唯一确定一个元组的某个属性(或者属性组),如果这样的码有不止一个,那么大家都叫候选码,我们从候选码中挑一个出来做老大,它就叫主码。注意码可以包含多个属性。

    要理解第二第三范式需要理解完全函数依赖、部分函数依赖、传递函数依赖。

    完全函数依赖

    定义:设X,Y是关系R的两个属性集合,X’是X的真子集,存在X→Y,但对每一个X’都有X’!→Y,则称Y完全函数依赖于X。

    如果非主属性B函数依赖于构成某个候选关键字的一组主属性A,而且A的任何一个真子集不能被B函数依赖,则称B完全函数依赖于A;反之,若B函数能依赖于A的真子集,则称B部分函数依赖于A。

    例:成绩表(学号,课程号,成绩)关系中,

    完全函数依赖:(学号,课程号)→ 成绩,学号 -\→ 成绩,课程号 -\→ 成绩,所以(学号,课程号)→ 成绩 是完全函数依赖

    部分函数依赖

    定义:设X,Y是关系R的两个属性集合,存在X→Y,若X’是X的真子集,存在X’→Y,则称Y部分函数依赖于X

    例:成绩表(学号,课程号,系主任)关系中,

     (学号+课程)->系主任,但是学号->系主任  ,所有系主任部分函数依赖  (学号+课程)

    传递函数依赖

    设X,Y,Z是关系R中互不相同的属性集合,存在X→Y(Y !→X),Y→Z,则称Z传递函数依赖于X。

    例:成绩表(学号,宿舍, 费用)关系中,

    在关系R(学号 ,宿舍, 费用)中,(学号)->(宿舍),宿舍!=学号,(宿舍)->(费用),费用!=宿舍,所以符合传递函数的要求

    第三范式

    满足第二范式的条件下不存在传递函数依赖。

    要满足第三范式,在分成两张表的时候第二张表还是有问题?

    学号->系名,系名->系主任 传递依赖。

    需要将系名和系主任另外新建一张表。

     

    总结:

    第一范式:简单说 列不能再分

    第二范式:简单说 建立在第一范式基础上,消除部分依赖

    第三范式:简单说 建立在第二范式基础上,消除传递依赖。

     

    BCNF范式

    BCNF是3NF的改进形式

    一个满足BCNF的关系模式的条件:

      1.所有非主属性对每一个码都是完全函数依赖。

      2.所有的主属性对每一个不包含它的码,也是完全函数依赖。

      3.没有任何属性完全函数依赖于非码的任何一组属性。

     

    如上表

    例:每个仓库只能有一名管理员,一名管理员只能在一个仓库中工作;

    已知函数依赖集:仓库名 → 管理员,管理员 → 仓库名,(管理员,物品名)→ 数量,(仓库名,物品名)→ 数量

    码:(管理员,物品名),(仓库名,物品名)
    主属性:仓库名、管理员、物品名   非主属性:数量

    所以存在关系

    (仓库名,管理员)->(物品名,数量)

    (管理员,物品名)->(仓库名,数量)

    ∵ 不存在非主属性对码的部分函数依赖和传递函数依赖。
    ∴ 此关系模式属于3NF。(仍然存在着插入异常,修改异常与删除异常的问题,仍然不是 ”好“ 的设计。造成此问题的原因:存在着主属性对于码的部分函数依赖与传递函数依赖,在此例中就是存在主属性【仓库名】对于码【(管理员,物品名)】的部分函数依赖。解决办法就是要在 3NF 的基础上消除主属性对于码的部分函数依赖传递函数依赖。)

    但是(仓库名)->(管理员) 不满足第二条

    所以需要改成两种表:

    第一张:仓库名,管理员

    第二张:仓库名,物品名,数量

     

     

    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〗:有一张存放商品的基本表,“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。

     

    在Rose 2002中,规定列有两种类型:数据列和计算列。“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 (时间换空间)

    优点:

     

    范式化的表减少了数据冗余,数据表更新操作快、占用存储空间少。

    缺点:

     

    查询时需要对多个表进行关联,查询性能降低。

    更难进行索引优化

    5.2 反范式化(空间换时间)

    反范式的过程就是通过冗余数据来提高查询性能,但冗余数据会牺牲数据一致性

     

    优点:

     

    可以减少表关联

    可以更好进行索引优化

    缺点:

     

    存在大量冗余数据

    数据维护成本更高(删除异常,插入异常,更新异常)

    六、OLAP和OLTP中如何设计范式

    OLAP 一般冗余比较多,以查询分析为主,这种一般都是采用反范式设计,以提高查询效率。更新一般是定时大批量数据插入。

     

    OLTP 则是尽可能消除冗余,以提高变更的效率。因为这种应用无时无刻不在频繁变化。

    展开全文
  •  所谓第一范式(1NF)是指数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项,同一列中不能有多个值,即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。如果出现重复的属性,就可能需要定义一个新的实体,新的实体由...

    第一范式(1NF)无重复的列

      所谓第一范式(1NF)是指数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项,同一列中不能有多个值,即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。如果出现重复的属性,就可能需要定义一个新的实体,新的实体由重复的属性构成,新实体与原实体之间为一对多关系。在第一范式(1NF)中表的每一行只包含一个实例的信息。简而言之,第一范式就是无重复的列。

    1NF的定义为:符合1NF的关系中的每个属性都不可再分

    下表所示情况,便不符合1NF的要求:

     


    说明:在任何一个关系数据库中,第一范式(1NF)是对关系模式的基本要求,不满足第一范式(1NF)的数据库就不是关系数据库。 

    第二范式(2NF)属性完全依赖于主键

       第二范式(2NF)是在第一范式(1NF)的基础上建立起来的,即满足第二范式(2NF)必须先满足第一范式(1NF)。第二范式(2NF)要求数据库表中的每个实例或行必须可以被惟一地区分。为实现区分通常需要为表加上一个列,以存储各个实例的惟一标识。例如员工信息表中加上了员工编号(emp_id)列,因为每个员工的员工编号是惟一的,因此每个员工可以被惟一区分。这个惟一属性列被称为主关键字或主键、主码。 
            第二范式(2NF)要求实体的属性完全依赖于主关键字。所谓完全依赖是指不能存在仅依赖主关键字一部分的属性,如果存在,那么这个属性和主关键字的这一部分应该分离出来形成一个新的实体,新实体与原实体之间是一对多的关系。为实现区分通常需要为表加上一个列,以存储各个实例的惟一标识。简而言之,第二范式就是属性完全依赖于主键。 

    第三范式(3NF)

       满足第三范式(3NF)必须先满足第二范式(2NF)。简而言之,第三范式(3NF)要求一个数据库表中不包含已在其它表中已包含的非主关键字信息。例如,存在一个部门信息表,其中每个部门有部门编号(dept_id)、部门名称、部门简介等信息。那么在的员工信息表中列出部门编号后就不能再将部门名称、部门简介等与部门有关的信息再加入员工信息表中。如果不存在部门信息表,则根据第三范式(3NF)也应该构建它,否则就会有大量的数据冗余。简而言之,第三范式就是属性不依赖于其它非主属性。 也就是说, 如果存在非主属性对于码的传递函数依赖,则不符合3NF的要求。

     

    实例讲解:

    第一范式

    如果一个关系模式R的所有属性都是不可分的基本数据项,则R∈1NF(即R符合第一范式)。

    两点:

    一、每个字段都只能存放单一值

    \

    课程有两个值,不符合第一范式,可改为如下

    \

    二、每笔记录都要能利用一个惟一的主键来加以识别

    \

    这里出现了重复组,同样不满足第一范式,因为缺乏唯一标识码,可改为

    \

    第二范式 

    若关系模式R∈1NF(即R符合第一范式),并且每一个非主属性都完全依赖于R的码,则R∈2NF(即R符合第二范式)。

    \

    这里表的码为(学号,课程), 即知道这两项可以确定系名、宿舍、分数,或者是这三项依赖于前两项,可知

    分数完全依赖(学号,课程)系名部分依赖(学号,课程),即知道学号或者课程就能确定系名.宿舍楼部分依赖(学号,课程),即知道学号或者课程就能确定宿舍楼.

    由于非主属性系名,宿舍楼不完全依赖与码,不符合第二范式,可改为

    表1

    \

    第三范式

    若关系模式R∈3NF(即R符合第三范式),则每一个非主属性既不部分依赖于码也不传递依赖于码。

    \

    上面的表2不符合第三范式,这是因为你知道了系名,同样也就知道了宿舍楼,称宿舍楼传递依赖于码(学号),可分解为

    \

     

    展开全文
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