数据库函数依赖及范式
一、基礎(chǔ)概念
要理解范式，首先必須對(duì)知道什么是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，如果你不知道，我可以簡(jiǎn)單的不能再簡(jiǎn)單的說(shuō)一下：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)就是用二維表來(lái)保存數(shù)據(jù)。表和表之間可以……（省略10W字）。
然后你應(yīng)該理解以下概念：
實(shí)體：現(xiàn)實(shí)世界中客觀存在并可以被區(qū)別的事物。比如“一個(gè)學(xué)生”、“一本書(shū)”、“一門(mén)課”等等。值得強(qiáng)調(diào)的是這里所說(shuō)的“事物”不僅僅是看得見(jiàn)摸得著的“東西”，它也可以是虛擬的，不如說(shuō)“老師與學(xué)校的關(guān)系”。
屬性：教科書(shū)上解釋為：“實(shí)體所具有的某一特性”，由此可見(jiàn)，屬性一開(kāi)始是個(gè)邏輯概念，比如說(shuō)，“性別”是“人”的一個(gè)屬性。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，屬性又是個(gè)物理概念，屬性可以看作是“表的一列”。
元組：表中的一行就是一個(gè)元組。
分量：元組的某個(gè)屬性值。在一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，它是一個(gè)操作原子，即關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)在做任何操作的時(shí)候，屬性是“不可分的”。否則就不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)了。
碼：表中可以唯一確定一個(gè)元組的某個(gè)屬性（或者屬性組），如果這樣的碼有不止一個(gè)，那么大家都叫候選碼，我們從候選碼中挑一個(gè)出來(lái)做老大，它就叫主碼。
全碼：如果一個(gè)碼包含了所有的屬性，這個(gè)碼就是全碼。
主屬性：一個(gè)屬性只要在任何一個(gè)候選碼中出現(xiàn)過(guò)，這個(gè)屬性就是主屬性。
非主屬性：與上面相反，沒(méi)有在任何候選碼中出現(xiàn)過(guò)，這個(gè)屬性就是非主屬性。
外碼：一個(gè)屬性（或?qū)傩越M），它不是碼，但是它別的表的碼，它就是外碼。
二、6個(gè)范式
好了，上面已經(jīng)介紹了我們掌握范式所需要的全部基礎(chǔ)概念，下面我們就來(lái)講范式。首先要明白，范式的包含關(guān)系。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)如果符合第二范式，一定也符合第一范式。如果符合第三范式，一定也符合第二范式…
第一范式（1NF）：屬性不可分。
在前面我們已經(jīng)介紹了屬性值的概念，我們說(shuō)，它是“不可分的”。而第一范式要求屬性也不可分。那么它和屬性值不可分有什么區(qū)別呢？給一個(gè)例子：
| name | tel | age | |
| 大寶 | 13612345678 | 22 | |
| 小明 | 13988776655 | 010－1234567 | 21 |
Ps：這個(gè)表中，屬性值“分”了。
| name | tel | age | |
| 手機(jī) | 座機(jī) | ||
| 大寶 | 13612345678 | 021－9876543 | 22 |
| 小明 | 13988776655 | 010－1234567 | 21 |
Ps：這個(gè)表中，屬性 “分”了。
這兩種情況都不滿足第一范式。不滿足第一范式的數(shù)據(jù)庫(kù)，不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)！所以，我們?cè)谌魏侮P(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中，做不出這樣的“表”來(lái)。（也就是說(shuō)，只要是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)就是第一范式）
第二范式（2NF）：符合1NF，并且，非主屬性完全依賴(lài)于碼。
聽(tīng)起來(lái)好像很神秘，其實(shí)真的沒(méi)什么。
一個(gè)候選碼中的主屬性也可能是好幾個(gè)。如果一個(gè)主屬性，它不能單獨(dú)做為一個(gè)候選碼，那么它也不能確定任何一個(gè)非主屬性。給一個(gè)反例：我們考慮一個(gè)小學(xué)的教務(wù) 管理系統(tǒng)，學(xué)生上課指定一個(gè)老師，一本教材，一個(gè)教室，一個(gè)時(shí)間，大家都上課去吧，沒(méi)有問(wèn)題。那么數(shù)據(jù)庫(kù)怎么設(shè)計(jì)？（學(xué)生上課表）
| 學(xué)生 | 課程 | 老師 | 老師職稱(chēng) | 教材 | 教室 | 上課時(shí)間 |
| 小明 | 一年級(jí)語(yǔ)文（上） | 大寶 | 副教授 | 《小學(xué)語(yǔ)文1》 | 101 | 14：30 |
一個(gè)學(xué)生上一門(mén)課，一定在特定某個(gè)教室。所以有（學(xué)生，課程）－>教室
一個(gè)學(xué)生上一門(mén)課，一定是特定某個(gè)老師教。所以有（學(xué)生，課程）－>老師
一個(gè)學(xué)生上一門(mén)課，他老師的職稱(chēng)可以確定。所以有（學(xué)生，課程）－>老師職稱(chēng)
一個(gè)學(xué)生上一門(mén)課，一定是特定某個(gè)教材。所以有（學(xué)生，課程）－>教材
一個(gè)學(xué)生上一門(mén)課，一定在特定時(shí)間。所以有（學(xué)生，課程）－>上課時(shí)間
因此（學(xué)生，課程）是一個(gè)碼。
然而，一個(gè)課程，一定指定了某個(gè)教材，一年級(jí)語(yǔ)文肯定用的是《小學(xué)語(yǔ)文1》，那么就有課程－>教材。（學(xué)生，課程）是個(gè)碼，課程卻決定了教材，這就叫做不完全依賴(lài)，或者說(shuō)部分依賴(lài)。出現(xiàn)這樣的情況，就不滿足第二范式！
有什么不好嗎？你可以想想：
1、校長(zhǎng)要新增加一門(mén)課程叫“微積分”，教材是《大學(xué)數(shù)學(xué)》，怎么辦？學(xué)生還沒(méi)選課，而學(xué)生又是主屬性，主屬性不能空，課程怎么記錄呢，教材記到哪呢? ……郁悶了吧?(插入異常)
2、下學(xué)期沒(méi)學(xué)生學(xué)一年級(jí)語(yǔ)文（上）了，學(xué)一年級(jí)語(yǔ)文（下）去了，那么表中將不存在一年級(jí)語(yǔ)文（上），也就沒(méi)了《小學(xué)語(yǔ)文1》。這時(shí)候，校長(zhǎng)問(wèn)：一年級(jí)語(yǔ)文（上）用的什么教材啊？……郁悶了吧?(刪除異常)
3、校長(zhǎng)說(shuō)：一年級(jí)語(yǔ)文（上）換教材，換成《大學(xué)語(yǔ)文》。有10000個(gè)學(xué)生選了這么課，改動(dòng)好大啊！改累死了……郁悶了吧？（修改異常）
那應(yīng)該怎么解決呢？投影分解，將一個(gè)表分解成兩個(gè)或若干個(gè)表
| 學(xué)生 | 課程 | 老師 | 老師職稱(chēng) | 教室 | 上課時(shí)間 |
| 小明 | 一年級(jí)語(yǔ)文（上） | 大寶 | 副教授 | 101 | 14：30 |
學(xué)生上課表新
| 課程 | 教材 |
| 一年級(jí)語(yǔ)文（上） | 《小學(xué)語(yǔ)文1》 |
課程的表
第三范式（3NF）：符合2NF，并且，消除傳遞依賴(lài)
上面的“學(xué)生上課表新”符合2NF，可以這樣驗(yàn)證：兩個(gè)主屬性單獨(dú)使用，不用確定其它四個(gè)非主屬性的任何一個(gè)。但是它有傳遞依賴(lài)！
在哪呢？問(wèn)題就出在“老師”和“老師職稱(chēng)”這里。一個(gè)老師一定能確定一個(gè)老師職稱(chēng)。有什么問(wèn)題嗎？想想：
1、老師升級(jí)了，變教授了，要改數(shù)據(jù)庫(kù)，表中有N條，改了N次……（修改異常）
2、沒(méi)人選這個(gè)老師的課了，老師的職稱(chēng)也沒(méi)了記錄……（刪除異常）
3、新來(lái)一個(gè)老師，還沒(méi)分配教什么課，他的職稱(chēng)記到哪？……（插入異常）
那應(yīng)該怎么解決呢？和上面一樣，投影分解：
| 學(xué)生 | 課程 | 老師 | 教室 | 上課時(shí)間 |
| 小明 | 一年級(jí)語(yǔ)文（上） | 大寶 | 101 | 14：30 |
| 老師 | 老師職稱(chēng) |
| 大寶 | 副教授 |
BC范式（BCNF）：符合3NF，并且，主屬性不依賴(lài)于主屬性
若關(guān)系模式屬于第一范式，且每個(gè)屬性都不傳遞依賴(lài)于鍵碼，則R屬于BC范式。
通常BC范式的條件有多種等價(jià)的表述：每個(gè)非平凡依賴(lài)的左邊必須包含鍵碼；每個(gè)決定因素必須包含鍵碼。BC范式既檢查非主屬性，又檢查主屬性。當(dāng)只檢查非主屬性時(shí)，就成了第三范式。滿足BC范式的關(guān)系都必然滿足第三范式。還可以這么說(shuō)：若一個(gè)關(guān)系達(dá)到了第三范式，并且它只有一個(gè)候選碼，或者它的每個(gè)候選碼都是單屬性，則該關(guān)系自然達(dá)到BC范式。
一般，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)符合3NF或BCNF就可以了。在BC范式以上還有第四范式、第五范式。
第四范式：要求把同一表內(nèi)的多對(duì)多關(guān)系刪除。
第五范式：從最終結(jié)構(gòu)重新建立原始結(jié)構(gòu)。
創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來(lái)咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的数据库函数依赖及范式的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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