第一范式,第二范式,第三范式

本文深入探讨了数据库规范化过程中的第一范式、第二范式和第三范式,通过实例展示了如何将非规范化的数据结构转化为满足各范式要求的结构,以避免数据冗余和提高数据一致性。

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第一范式

存在非主属性对码的部分依赖关系 R(A,B,C) AB是码 C是非主属性 B-->C B决定C C部分依赖于B

第一范式

定义:如果关系R 中所有属性的值域都是单纯域,那么关系模式R是第一范式的

那么符合第一模式的特点就有

1)有主关键字

2)主键不能为空,

3)主键不能重复,

4)字段不可以再分

例如:

 StudyNo   |   Name   |   Sex   |   Contact

20040901      john         Male      Email:kkkk@ee.net,phone:222456

20040901      mary         famale    email:kkk@fff.net phone:123455

以上的表就不符合,第一范式:主键重复(实际中数据库不允许重复的),而且Contact字段可以再分

所以变更为正确的是

 StudyNo   |   Name   |   Sex   |      Email         |      Phone

20040901      john         Male       kkkk@ee.net       222456

20040902     mary          famale      kkk@fff.net      123455

 

第二范式

存在非主属性对码的传递性依赖 R(A,B,C) A是码 A -->B ,B-->C

定义:如果关系模式R是第一范式的,而且关系中每一个非主属性不部分依赖于主键,称R是第二范式的。

所以第二范式的主要任务就是

满足第一范式的前提下,消除部分函数依赖。

StudyNo   |   Name   |   Sex   |         Email         |      Phone    |   ClassNo  | ClassAddress

01                  john        Male       kkkk@ee.net     222456      200401            A楼2

01                   mary       famale    kkk@fff.net       123455      200402            A楼3

这个表完全满足于第一范式,

主键由StudyNo和ClassNo组成,这样才能定位到指定行

但是,ClassAddress部分依赖于关键字(ClassNo-〉ClassAddress),

所以要变为两个表

表一

StudyNo   |   Name   |   Sex   |      Email         |      Phone |   ClassNo

      01            john         Male       kkkk@ee.net  222456   200401     

      01           mary         famale    kkk@fff.net    123455      200402    

表二

 ClassNo  | ClassAddress

 200401      A楼2

 200402      A楼3


第三范式

不存在非主属性对码的传递性依赖以及部分性依赖 ,
StudyNo   |   Name   |   Sex   |      Email         |      bounsLevel   |   bouns

20040901      john         Male       kkkk@ee.net   优秀                    $1000

20040902     mary         famale    kkk@fff.net       良                         $600

这个完全满足了第二范式,但是bounsLevel和bouns存在传递依赖

更改为:

StudyNo   |   Name   |   Sex   |      Email         |      bouunsNo

20040901      john         Male       kkkk@ee.net   1

20040902     mary         famale    kkk@fff.net       2

bounsNo   |   bounsLevel   |   bouns

1                   优秀                $1000

 2                 良                   $600

这里我比较喜欢用bounsNo作为主键,

基于两个原因

1)不要用字符作为主键。可能有人说:如果我的等级一开始就用数值就代替呢?

2)但是如果等级名称更改了,不叫 1,2 ,3或优、良,这样就可以方便更改,所以我一般优先使用与业务无关的字段作为关键字。

 

一般满足前三个范式就可以避免数据冗余。

### 数据库规范化理论中的第一、第二和第三范式的定义与区别 数据库规范化是一种设计数据库结构的方法,旨在减少数据冗余、提高数据一致性和维护性。规范化理论通过一系列的范式(Normal Form)来定义不同层次的设计标准。第一范式(1NF)、第二范式(2NF)和第三范式(3NF)是规范化过程中最基本的三个范式,它们各自有不同的要求和目标。 #### 第一范式(1NF) 第一范式是最基础的规范化形式,它要求数据库中的每个字段都必须是**原子的**,即不可再分。换句话说,每个字段的值只能包含单一的数据项,不能包含重复的组或列。通过满足第一范式,可以消除数据冗余和重复数据的问题。 例如,一个不符合第一范式可能包含一个字段“电话号码”,其中存储了多个电话号码,用逗号分隔。这种设计会导致查询和更新操作变得复杂且容易出错。为了符合第一范式,应该将“电话号码”拆分为多个单独的字段或使用关联来存储多个电话号码。 #### 第二范式(2NF) 第二范式建立在第一范式的基础之上,它要求中的所有非主键字段必须**完全依赖于主键**,而不是部分依赖于主键。在存在复合主键的情况下,如果某个非主键字段只依赖于主键的一部分,则该符合第二范式。 例如,假设有一个订单明细,主键由“订单ID”和“产品ID”组成,而“产品名称”字段仅依赖于“产品ID”,而不依赖于“订单ID”。这种部分依赖会导致数据冗余和更新异常。为了符合第二范式,应该将“产品名称”移到另一个与“产品ID”相关联的中。 #### 第三范式(3NF) 第三范式进一步强化了规范化的要求,它要求中的所有非主键字段不能依赖于其他非主键字段。换句话说,中的每个非主键字段必须直接依赖于主键,而不是间接依赖于其他非主键字段。这种要求可以进一步减少数据冗余,并提高数据一致性。 例如,假设有一个员工,其中包含“部门ID”、“部门名称”和“员工姓名”。如果“部门名称”依赖于“部门ID”,而“员工姓名”依赖于“部门名称”,则该符合第三范式。为了符合第三范式,应该将“部门名称”移到另一个与“部门ID”相关联的中。 ### 区别 - **第一范式**主要关注字段的原子性,确保每个字段都是不可再分的。 - **第二范式**在第一范式的基础上,解决了部分依赖的问题,确保非主键字段完全依赖于主键。 - **第三范式**在第二范式的基础上,解决了传递依赖的问题,确保非主键字段不依赖于其他非主键字段。 通过逐步应用这些范式,可以逐步优化数据库设计,减少数据冗余,提高数据一致性和维护性。三大范式共同构建了高效、稳定且易于维护的数据结构,是数据库设计的重要基石[^2]。 ```python # 示例代码:检查是否符合第三范式 def check_3nf(table): # 假设 table 是一个字典,其中键是列名,值是该列的依赖关系 dependencies = table.get('dependencies', {}) primary_key = table.get('primary_key', []) for column, dependent_columns in dependencies.items(): if column not in primary_key: # 检查是否存在非主键字段依赖于其他非主键字段 for dep in dependent_columns: if dep not in primary_key and dep != column: return False return True # 示例结构 table = { 'columns': ['employee_id', 'name', 'department_id', 'department_name'], 'primary_key': ['employee_id'], 'dependencies': { 'name': ['employee_id'], 'department_id': ['employee_id'], 'department_name': ['department_id'] } } # 检查是否符合第三范式 is_3nf = check_3nf(table) print(f"是否符合第三范式: {is_3nf}") ```
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