数据库范式的定义和应用（有示例）

1、前言

        数据库设计中的范式是确保数据库结构合理、减少数据冗余和提高数据完整性的重要概念。范式越高，数据冗余越少，但查询效率可能会降低。以下是数据库设计中的前六种范式，以及它们之间的区别和应用场景。

1. 第一范式（1NF）

定义

第一范式要求数据库表中的每一列都是不可分割的基本数据项，即每个字段都包含原子值，不允许有重复的列。

下面是数据库中键和属性的定义

示例

假设有一个员工信息表，包含以下字段：

• 员工ID
• 员工姓名
• 员工联系方式（包含多个电话号码）

• 非1NF表

  员工ID	员工姓名	员工联系方式
  001	张三	123456789, 987654321
  002	李四	111222333

1NF规范化
将联系方式拆分为单个电话号码：

员工表

员工ID	员工姓名
001	张三
002	李四

联系方式表

员工ID	电话号码
001	123456789
001	987654321
002	111222333

2. 第二范式（2NF）

定义

在满足1NF的基础上，第二范式要求非主键列必须完全依赖于主键，而不是部分依赖。

示例

假设有一个订单表，包含以下字段：

• 订单ID（主键）
• 产品ID
• 产品名称
• 产品价格

非2NF表

订单ID	产品ID	产品名称	产品价格
001	A01	笔记本	5000
002	A02	手机	3000

2NF规范化
将产品信息拆分到单独的产品表中：

订单表

订单ID	产品ID
001	A01
002	A02

产品表

产品ID	产品名称	产品价格
A01	笔记本	5000
A02	手机	3000

3. 第三范式（3NF）

定义

在满足2NF的基础上，第三范式要求非主键列之间不存在传递依赖。即非主键列不能依赖于其他非主键列。

示例

假设有一个学生表，包含以下字段：

• 学生ID（主键）
• 学生姓名
• 班级ID
• 班级名称

非3NF表

学生ID	学生姓名	班级ID	班级名称
001	张三	C01	一班
002	李四	C02	二班

3NF规范化
将班级信息拆分到单独的班级表中：

学生表

学生ID	学生姓名	班级ID
001	张三	C01
002	李四	C02

班级表

班级ID	班级名称
C01	一班
C02	二班

4. 巴斯-科德范式（BCNF）

定义

在满足3NF的基础上，BCNF进一步要求所有非平凡且非函数依赖的多值依赖都必须是超键。即每个决定因素都必须是一个候选键。

示例

假设有一个课程表，包含以下字段：

• 课程ID（主键）
• 教师ID
• 教室ID

非BCNF表

 

课程ID	教师ID	教室ID
K01	T01	R01
K02	T02	R02

BCNF规范化
将课程和教师/教室关系拆分到单独的表中：

课程表

课程ID
K01
K02

教师表

教师ID	课程ID
T01	K01
T02	K02

教室表

教室ID	课程ID
R01	K01
R02	K02

5. 第四范式（4NF）

定义

在满足BCNF的基础上，4NF要求不允许有多值依赖关系存在。即表中的每个非平凡的多值依赖都必须依赖于整个主键。

示例

假设有一个学生选课表，包含以下字段：

• 学生ID（主键）
• 课程ID
• 教师ID

非4NF表

学生ID	课程ID	教师ID
S01	K01	T01
S01	K01	T02
S02	K02	T02

4NF规范化
将学生和课程/教师关系拆分到单独的表中：

学生表

学生ID
S01
S02

选课表

学生ID	课程ID
S01	K01
S02	K02

教师表

教师ID	课程ID
T01	K01
T02	K01
T02	K02

6. 第五范式（5NF）

定义

在满足4NF的基础上，5NF要求表中的每个连接依赖都必须表示一个有效关系。即表中的每个连接依赖都必须依赖于整个主键。

示例

假设有一个订单表，包含以下字段：

• 订单ID（主键）
• 产品ID
• 客户ID

非5NF表

订单ID	产品ID	客户ID
O01	P01	C01
O02	P02	C02

5NF规范化
将订单、产品和客户关系拆分到单独的表中：

订单表

订单ID
O01
O02

产品表

产品ID	订单ID
P01	O01
P02	O02

客户表

客户ID	订单ID
C01	001
C02	002