范式应用于数据库设计

1.背景

伐木场今天考完数据库，有点无聊，感觉考试没能考出水平，一怒之下写下本篇博文（忍住不笑.png），不会就不会嘛，什么叫没考出水平！（严肃.png）

2.范式应用 

今天，我们来设计一个论坛的数据库~

总所周知，数据库设计大致为需求分析，概念结构设计，逻辑结构设计，物理结构设计，数据库实施，数据库运行与维护6个步骤吧？今天我们就只简单遵循一下前几步哈~

a.需求分析

　　 （1） 用户：用户名，email，主页，电话，联系地址

　　 （2） 帖子：发帖标题，发帖内容，回复标题，回复内容

b.概念结构设计

　　 第一次我们将数据库设计为仅仅存在表： 
用户名  email  主页  电话  联系地址  发帖标题  发帖内容  回复标题  回复内容  
　　 这个数据库表符合第一范式，但是没有任何一组候选关键字能决定数据库表的整行，唯一的关键字段用户名也不能完全决定整个元组。我们需要增加"发帖ID"、"回复ID"字段，即将表修改为： 
用户名  email  主页  电话  联系地址  发帖ID  发帖标题  发帖内容  回复ID  回复标题  回复内容  
　　 这样数据表中的关键字(用户名，发帖ID，回复ID)能决定整行： 

　　 (用户名,发帖ID,回复ID) → (email,主页,电话,联系地址,发帖标题,发帖内容,回复标题,回复内容)

　　 但是，这样的设计不符合第二范式，因为存在如下决定关系： 
　　 (用户名) → (email,主页,电话,联系地址) 
　　 (发帖ID) → (发帖标题,发帖内容) 
　　 (回复ID) → (回复标题,回复内容) 

　　 即非关键字段部分函数依赖于候选关键字段，很明显，这个设计会导致大量的数据冗余和操作异常。

　　 我们将数据库表分解为（带下划线的为关键字）： 
　　 （1） 用户信息：用户名，email，主页，电话，联系地址 
　　 （2） 帖子信息：发帖ID，标题，内容 
　　 （3） 回复信息：回复ID，标题，内容 
　　 （4） 发贴：用户名，发帖ID 
　　 （5） 回复：发帖ID，回复ID 

　　 这样的设计是满足第1、2、3范式和BCNF范式要求的，但是这样的设计是不是最好的呢？

　　 非也！

　　 观察可知，第4项"发帖"中的"用户名"和"发帖ID"之间是1：N的关系，因此我们可以把"发帖"合并到第2项的"帖子信息"中；第5项"回复"中的"发帖ID"和"回复ID"之间也是1：N的关系，因此我们可以把"回复"合并到第3项的"回复信息"中。这样可以一定量地减少数据冗余，新的设计为： 
　　 （1） 用户信息：用户名，email，主页，电话，联系地址 
　　 （2） 帖子信息：用户名，发帖ID，标题，内容 
　　 （3） 回复信息：发帖ID，回复ID，标题，内容 
　　 数据库表1显然满足所有范式的要求； 
　　 数据库表2中存在非关键字段"标题"、"内容"对关键字段"发帖ID"的部分函数依赖，即不满足第二范式的要求，但是这一设计并不会导致数据冗余和操作异常； 

　　 数据库表3中也存在非关键字段"标题"、"内容"对关键字段"回复ID"的部分函数依赖，也不满足第二范式的要求，但是与数据库表2相似，这一设计也不会导致数据冗余和操作异常。

　　 由此可以看出，并不一定要强行满足范式的要求，对于1：N关系，当1的一边合并到N的那边后，N的那边就不再满足第二范式了，但是这种设计反而比较好！

 

　　 对于M：N的关系，不能将M一边或N一边合并到另一边去，这样会导致不符合范式要求，同时导致操作异常和数据冗余。对于1：1的关系，我们可以将左边的1或者右边的1合并到另一边去，设计导致不符合范式要求，但是并不会导致操作异常和数据冗余。 

3.结论 

       满足范式要求的数据库设计是结构清晰的，同时可避免数据冗余和操作异常。但这并不意味着不符合范式要求的设计一定是错误的，在数据库表中存在1：1或1：N关系这种较特殊的情况下，合并导致的不符合范式要求反而是合理的。所以，我们在设计数据库的时候，一定要时刻考虑范式的要求，同时在实践时考虑合理性。