数据库设计三范式

数据库设计三范式(3NF)

数据库设计三范式是指数据库设计中用于确保数据结构合理,减少数据冗余和依赖性的一系列标准。通常,数据库设计遵循从 第一范式(1NF)第三范式(3NF) 的过程。每一范式都在上一范式的基础上进行加强,消除不同类型的数据冗余和不合理的依赖关系。


第一范式(1NF)

定义第一范式要求每个列的数据都是原子的,也就是说,每个列中的数据不可再分。具体来说,1NF 强调每个单元格存储的是单一的、不可分解的值。

关键点
  • 表中的每列必须是原子的,即一个字段不能存储多个值。
  • 表的每一行都是唯一的,必须有主键(或唯一标识符)。
示例

假设有一个 学生表,其中一列是 课程,该列可以存储多个课程信息,例如:

学生ID 学生姓名 课程
1 张三 数学, 英语, 物理
2 李四 化学, 生物

这种设计违反了1NF,因为“课程”列存储了多个值,必须将课程列拆分成多个单列来满足1NF。

修正后

学生ID 学生姓名 课程
1 张三 数学
1 张三 英语
1 张三 物理
2 李四 化学
2 李四 生物

第二范式(2NF)

定义第二范式在满足第一范式的基础上,要求消除 部分依赖。也就是说,表中的每一个非主键字段必须完全依赖于主键,而不能只依赖主键的一部分。

关键点
  • 表必须已经满足 第一范式
  • 表中的每个非主键列必须依赖于整个主键,而不是主键的一部分(这通常适用于复合主键的情况)。
  • 消除部分依赖。
示例

假设有一个 订单表,其中包含复合主键(订单ID商品ID):

订单ID 商品ID 商品名称 订单日期 数量
1001 2001 手机 2025-01-01 2
1001 2002 电视 2025-01-01 1
1002 2001 手机 2025-02-01 3

在这个表中,商品名称 只依赖于 商品ID,而不是 订单ID商品ID 的组合主键,因此存在 部分依赖。为了满足2NF,需要将 商品名称 单独提取到一个表中。

修正后的表:

  • 订单表
订单ID 商品ID 订单日期 数量
1001 2001 2025-01-01 2
1001 2002 2025-01-01 1
1002 2001 2025-02-01 3
  • 商品表
商品ID 商品名称
2001 手机
2002 电视

第三范式(3NF)

定义第三范式在满足第二范式的基础上,要求消除 传递依赖。也就是说,非主键字段不能依赖于其他非主键字段。

关键点
  • 表必须已经满足 第二范式
  • 表中的每个非主键列必须直接依赖于主键,而不能依赖于其他非主键列。
示例

假设有一个 员工表,其中包含员工的 部门名称部门经理

员工ID 员工姓名 部门名称 部门经理
1 张三 技术部 王经理
2 李四 市场部 刘经理

在这个表中,部门经理 依赖于 部门名称,而 部门名称 又依赖于主键 员工ID,这就造成了 传递依赖

修正后的表:

  • 员工表
员工ID 员工姓名 部门名称
1 张三 技术部
2 李四 市场部
  • 部门表
部门名称 部门经理
技术部 王经理
市场部 刘经理

总结

  • 第一范式(1NF):确保每个字段是原子的,不可再分的。
  • 第二范式(2NF):在1NF的基础上,消除部分依赖,确保每个非主键字段完全依赖于主键。
  • 第三范式(3NF):在2NF的基础上,消除传递依赖,确保非主键字段只依赖于主键。
设计范式的选择
  • 在实际的数据库设计中,并不总是追求完全的 3NF。有时,3NF 会导致过多的表和复杂的查询。因此,有时会采用 反范式化(Denormalization)以提高查询性能,尤其是在需要高效读操作的 OLAP 系统中。

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