数据库设计三大范式应用实例剖析.pdf
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1、数据库设计三大范式应用实例剖析引言数据库的设计范式是数据库设计所需要满足的标准,满足这些标准的数据库是简洁的、结构明晰的,同时,不会发生插入insert 、删除delete和更新update操作异常。反之则是乱七八糟,不仅给数据库的编程人员制造麻烦, 而且面目可憎,可能存储了大量不需要的冗余信息。设计范式是不是很难懂呢?非也, 大学教材上给我们一堆数学公式我们当然看不懂, 也记不住。所以我们很多人就根本不按照范式来设计数据库。实质上,设计范式用很形象、很简洁的话语就能说清楚, 道明白。本文将对范式进行通俗地说明, 并以笔者曾经设计的一个简单论坛的数据库为例来讲解怎样将这些范式应用于实际工程。范
2、式说明第一范式1NF :数据库表中的字段都是单一属性的,不可再分。这个单一属性由基本类型构成,包括整型、实数、字符型、逻辑型、日期型等。例如,如下的数据库表是符合第一范式的:字段 1字段 2字段 3字段 4而这样的数据库表是不符合第一范式的:字段 1字段 2字段 3字段 3.2字段 4很显然,在当前的任何关系数据库管理系统 DBMS中,傻瓜也不可能做出不符合第一范式的数据库,因为这些 DBMS 不允许你把数据库表的一列再分成二列或多列。因此,你想在现有的 DBMS 中设计出不符合第一范式的数据库都是不可能的。第二范式2NF :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部分函数依
3、赖指的是存在组合关键字中的某些字段决定非关键字段的情况 ,也即所有非关键字段都完全依赖于任意一组候选关键字。假定选课关系表为 SelectCourse(学号, , 年龄, 课程名称, 成绩, 学分),关键字为组合关键字(学号, 课程名称),因为存在如下决定关系:(学号, 课程名称) (, 年龄, 成绩, 学分)这个数据库表不满足第二范式,因为存在如下决定关系:(课程名称) (学分)(学号) (, 年龄)即存在组合关键字中的字段决定非关键字的情况。由于不符合 2NF,这个选课关系表会存在如下问题:(1) 数据冗余:同一门课程由 n 个学生选修,学分就重复 n-1 次;同一个学生选修了 m 门课程
4、,和年龄就重复了 m-1 次。(2) 更新异常:假设调整了某门课程的学分, 数据表中所有行的学分值都要更新,否则会出现同一门课程学分不同的情况。(3) 插入异常:假设要开设一门新的课程,暂时还没有人选修。这样,由于还没有 学号关键字,课程名称和学分也无法记录入数据库。(4) 删除异常:假设一批学生已经完成课程的选修, 这些选修记录就应该从数据库表中删除。 但是,与此同时,课程名称和学分信息也被删除了。很显然,这也会导致插入异常。把选课关系表 SelectCourse 改为如下三个表:学生:Student(学号, , 年龄);课程:Course(课程名称, 学分);选课关系:SelectCour
5、se(学号, 课程名称, 成绩)。这样的数据库表是符合第二范式的, 消除了数据冗余、 更新异常、 插入异常和删除异常。另外,所有单关键字的数据库表都符合第二范式,因为不可能存在组合关键字。第三范式3NF :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第三范式。 所谓传递函数依赖, 指的是如果存在A B C的决定关系,则 C 传递函数依赖于 A。因此,满足第三范式的数据库表应该不存在如下依赖关系:关键字段 非关键字段 x 非关键字段 y假定学生关系表为 Student(学号, , 年龄, 所在学院, 学院地点, 学院), 关键字为单一关键字学号,因为存在
6、如下决定关系:(学号) (, 年龄, 所在学院, 学院地点, 学院)这个数据库是符合 2NF 的,但是不符合 3NF,因为存在如下决定关系:(学号) (所在学院) (学院地点, 学院)即存在非关键字段学院地点、学院对关键字段学号的传递函数依赖。它也会存在数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常的情况,读者可自行分析得知。把学生关系表分为如下两个表:学生:(学号, , 年龄, 所在学院);学院:(学院, 地点,)。这样的数据库表是符合第三范式的, 消除了数据冗余、 更新异常、 插入异常和删除异常。鲍依斯-科得范式BCNF :在第三范式的基础上,数据库表中如果不存在任何字段对任一候选关键字段的传递函
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