关系数据库范式定义与举例说明

关系数据库的范式是一系列规则，用于减少数据冗余，提升数据库设计的合理性和一致性。以下是主要范式的定义及例子：

第一范式 (1NF)

定义：所有属性都必须是原子性的（不可再分的）。即每一列中的数据都是不可分的单一值。

例子：考虑一个表 Orders，包含如下数据：

OrderID	CustomerName	Items
1	Alice	Pen, Pencil
2	Bob	Notebook

在这个表中，Items 列包含多个商品，不符合1NF。为满足1NF，我们可以将 Items 分解，使每个单元格仅包含一个商品：

OrderID	CustomerName	Item
1	Alice	Pen
1	Alice	Pencil
2	Bob	Notebook

第二范式 (2NF)

定义：在满足第一范式的基础上，每个非主属性都必须完全依赖于主键，不能存在部分依赖。

例子：考虑一个 StudentCourses 表，其中主键是 (StudentID, CourseID)：

StudentID	CourseID	StudentName	CourseName
1	101	Alice	Math
1	102	Alice	Science
2	101	Bob	Math

在该表中，StudentName 只依赖于 StudentID，CourseName 只依赖于 CourseID，这就导致了部分依赖，不符合2NF。

为满足2NF，我们可以分解表为两个表：

Students 表：

StudentID	StudentName
1	Alice
2	Bob

Courses 表：

CourseID	CourseName
101	Math
102	Science

StudentCourses 表：

StudentID	CourseID
1	101
1	102
2	101

第三范式 (3NF)

定义：在满足第二范式的基础上，每个非主属性都必须直接依赖于主键，不能存在传递依赖。

例子：考虑一个 Employees 表：

EmployeeID	DepartmentID	DepartmentName
1	10	Sales
2	20	Marketing

在此表中，DepartmentName 依赖于 DepartmentID，而 DepartmentID 又依赖于 EmployeeID，因此 DepartmentName 传递依赖于 EmployeeID，不符合3NF。

为满足3NF，可以将 Department 相关信息分成一个单独的表：

Employees 表：

EmployeeID	DepartmentID
1	10
2	20

Departments 表：

DepartmentID	DepartmentName
10	Sales
20	Marketing

这样每个非主属性都直接依赖于主键，符合3NF。

BCNF (Boyce-Codd Normal Form)

定义：在满足3NF的基础上，所有非主属性必须完全依赖于候选键，适用于更复杂的候选键场景。

例子：考虑一个 ClassEnrollment 表，其中 (StudentID, CourseID) 是主键：

StudentID	CourseID	ProfessorID
1	101	1001
2	102	1002

假设 CourseID 决定 ProfessorID，那么 ProfessorID 依赖于 CourseID，而非主键组合 (StudentID, CourseID)。此时，我们可以将课程和教授信息分离：

Courses 表：

CourseID	ProfessorID
101	1001
102	1002

ClassEnrollment 表：

StudentID	CourseID
1	101
2	102

这样满足BCNF。