软考高级：数据库规范化： 1NF、2NF、3NF和 BCNF AI 解读

news2024/9/20 8:41:46

数据库的规范化是数据库设计中的一个重要过程，旨在减少数据冗余和提高数据一致性。它通过一系列规则（称为范式）来优化数据库表的结构。
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常见的范式有1NF、2NF、3NF和BCNF。让我们分别来解释这些范式。

========== 生活化例子 ==========

想象你在整理一个家庭成员信息的表格：

1NF：每个成员的名字、电话、家庭住址都被记录在一张表里。如果某个成员有多个电话号码或地址，我们可能会直接把这些信息用逗号隔开放在一个单元格中。
2NF：你意识到，把多个电话号码或地址放在同一个单元格中很不方便，所以你决定为每个电话号码或地址建立单独的行，但仍保持成员信息的一致性。
3NF：后来你发现，不同的成员住在同一个地址，把地址信息在每个成员的记录里重复存储浪费空间。于是你把地址单独存到另一个表中，建立一种引用关系。
BCNF：当家庭成员的记录变得复杂时，你发现某些成员的信息没有唯一的主键可以标识。你进一步优化表结构，确保每一个信息都有唯一、明确的主键。

========== 概念讲解 ==========
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第一范式 (1NF)：
- 1NF的核心是每一个字段只能存储单一的值，不能有重复的列或多值的列。举例来说，在一个联系人信息的表格中，如果某个人有多个电话号码，我们不能把这些电话用逗号分隔后放在一个字段里，而是要为每个电话号码建立单独的行。
第二范式 (2NF)：
- 2NF要求数据满足1NF，同时每个非主键字段都必须依赖于整个主键。这意味着如果一个表有复合主键（多个字段作为主键），那么每个非主键字段都必须依赖于全部主键，而不是主键的一部分。
- 例如，如果有一个“课程-学生”表，主键是“课程ID+学生ID”，但有一列是“课程名称”，显然这列只依赖于“课程ID”，而不是整个主键。这种情况违反了2NF，需要把课程信息和学生信息分开存储。
第三范式 (3NF)：
- 3NF在满足2NF的基础上，要求非主键字段不能依赖于其他非主键字段。换句话说，非主键字段只能依赖于主键。
- 比如，有一个“学生-班级”表，主键是“学生ID”，而表中有一列是“班级名称”，另一列是“班主任名字”。因为“班主任名字”依赖于“班级名称”而不是“学生ID”，这种情况违反了3NF，需要将班级信息拆分到一个独立的表中。
BCNF (Boyce-Codd范式)：
- BCNF是3NF的加强版，它更严格地要求表格中每个字段的依赖关系必须依赖于候选键（主键或唯一键）。即使数据已经满足了3NF，如果主键的设计不够合理（如非主键也可以决定其他字段），可能仍会出现数据冗余的问题。
- 举例来说，如果有一个表，包含“教师ID”、“课程ID”和“教师办公室”。可能存在某些情况下，教师ID和课程ID组合并不能唯一决定教师办公室。这时，就需要通过BCNF的规则重新设计表结构，避免这种情况。