数据库-范式
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数据库-部分函数依赖,传递函数依赖,完全函数依赖,三种范式的区别要讲清楚范式,就先讲讲几个名词的含义吧:部分函数依赖:设X,Y是关系R的两个属性集合,存在X→Y,若X’是X的真子集,存在X’→Y,则称Y部分函数依赖于X。
举个例子:学生基本信息表R中(学号,身份证号,姓名)当然学号属性取值是唯一的,在R关系中,(学号,身份证号)->(姓名),(学号)->(姓名),(身份证号)->(姓名);所以姓名部分函数依赖与(学号,身份证号);完全函数依赖:设X,Y是关系R的两个属性集合,X’是X的真子集,存在X→Y,但对每一个X’都有X’!→Y,则称Y完全函数依赖于X。
例子:学生基本信息表R(学号,班级,姓名)假设不同的班级学号有相同的,班级内学号不能相同,在R关系中,(学号,班级)->(姓名),但是(学号)->(姓名)不成立,(班级)->(姓名)不成立,所以姓名完全函数依赖与(学号,班级);传递函数依赖:设X,Y,Z是关系R中互不相同的属性集合,存在X→Y(Y !→X),Y→Z,则称Z传递函数依赖于X。
例子:在关系R(学号 ,宿舍, 费用)中,(学号)->(宿舍),宿舍!=学号,(宿舍)->(费用),费用!=宿舍,所以符合传递函数的要求;在任何一个关系数据库中,第一范式(1NF)是对关系模式的基本要求,不满足第一范式(1NF)的数据库就不是关系数据库。
所谓第一范式(1NF)是指数据库表的每一列(即每个属性)都是不可分割的基本数据项,同一列中不能有多个值,即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。
简而言之,第一范式就是无重复的列。
2、第二范式(2NF)第二范式(2NF)是在第一范式(1NF)的基础上建立起来的,即满足第二范式(2NF)必须先满足第一范式(1NF)。
第二范式(2NF)要求数据库表中的每个实例或行必须可以被唯一地区分。
为实现区分通常需要为表加上一个列,以存储各个实例的唯一标识。
数据库设计是指按照特定的规范和要求,对数据库的数据存储和管理进行规划和设计的过程。
数据库设计的三个范式是指数据库设计中的基本规范,其中第一范式(1NF)、第二范式(2NF)和第三范式(3NF)分别规定了数据库中的数据应该满足的标准和要求。
下面我们将简要介绍数据库设计的三个范式的含义。
一、第一范式(1NF)1. 第一范式是指数据库表中的所有字段都是不可再分的最小单元,即每个数据项都是不可再分的,不能再被分割为更小的数据项。
2. 数据库表中的每一列都是单一的值,不可再分。
3. 所有的字段都应该是原子性的,即不能再分。
4. 如果数据库表中的字段不满足第一范式的要求,就需要进行适当的调整和修改,使之满足第一范式的要求。
二、第二范式(2NF)1. 第二范式是指数据库表中的所有非主属性都完全依赖于全部主键。
2. 所谓主属性是指唯一标识一个记录的属性,而非主属性是指与主键相关的其他属性。
3. 如果一个表中的某些字段与主键没有直接关系,而是依赖于其他字段,则需要将这些字段拆分到另一个表中。
4. 通过将非主属性与主键分离,可以避免数据冗余和更新异常。
5. 第二范式要求数据库表中的数据项应该是唯一的,不可再分,且完全依赖于全部主键。
三、第三范式(3NF)1. 第三范式是指数据库表中的所有字段都不依赖于其他非主字段。
2. 也就是说,一个表中的字段之间应该相互独立,不应该存在字段之间的传递依赖关系。
3. 如果一个字段依赖于其他非主字段,则应该将其拆分到另一张表中,以避免数据冗余和更新异常。
4. 第三范式要求数据库表中的字段之间应该是独立的,不应该存在传递依赖关系。
数据库设计的三个范式分别规范了数据库表中数据的原子性、依赖性和独立性。
遵循这些范式可以有效地减少数据冗余和更新异常,提高数据库的数据完整性和稳定性。
在进行数据库设计时,设计人员应该严格遵循这些范式的要求,以确保数据库的高效性和可靠性。
众所周知,数据库设计的三个范式是设计和维护关系型数据库时非常重要的标准和指导原则。
数据库之闭包,范式.1 第⼀范式(1NF)⽆重复的列 所谓第⼀范式(1NF)是指数据库表的每⼀列都是不可分割的基本数据项,同⼀列中不能有多个值,即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。
如果出现重复的属性,就可能需要定义⼀个新的实体,新的实体由重复的属性构成,新实体与原实体之间为⼀对多关系。
在第⼀范式(1NF)中表的每⼀⾏只包含⼀个实例的信息。
简⽽⾔之,第⼀范式就是⽆重复的列。
说明:在任何⼀个关系数据库中,第⼀范式(1NF)是对关系模式的基本要求,不满⾜第⼀范式(1NF)的数据库就不是关系数据库。
1.2 第⼆范式(2NF)属性完全依赖于主键[消除部分⼦函数依赖] 第⼆范式(2NF)是在第⼀范式(1NF)的基础上建⽴起来的,即满⾜第⼆范式(2NF)必须先满⾜第⼀范式(1NF)。
第⼆范式(2NF)要求数据库表中的每个实例或⾏必须可以被唯⼀地区分。
为实现区分通常需要为表加上⼀个列,以存储各个实例的唯⼀标识。
例如员⼯信息表中加上了员⼯编号(emp_id)列,因为每个员⼯的员⼯编号是唯⼀的,因此每个员⼯可以被唯⼀区分。
这个唯⼀属性列被称为主关键字或主键、主码。
第⼆范式(2NF)要求实体的属性完全依赖于主关键字。
所谓完全依赖是指不能存在仅依赖主关键字⼀部分的属性,如果存在,那么这个属性和主关键字的这⼀部分应该分离出来形成⼀个新的实体,新实体与原实体之间是⼀对多的关系。
为实现区分通常需要为表加上⼀个列,以存储各个实例的唯⼀标识。
简⽽⾔之,第⼆范式就是属性完全依赖于主键。
1.3 第三范式(3NF)属性不依赖于其它⾮主属性[消除传递依赖] 满⾜第三范式(3NF)必须先满⾜第⼆范式(2NF)。
简⽽⾔之,第三范式(3NF)要求⼀个数据库表中不包含已在其它表中已包含的⾮主关键字信息。
例如,存在⼀个部门信息表,其中每个部门有部门编号(dept_id)、部门名称、部门简介等信息。
那么在的员⼯信息表中列出部门编号后就不能再将部门名称、部门简介等与部门有关的信息再加⼊员⼯信息表中。
数据库范式名词解释
数据库范式是数据库设计中的一种理论,它基于离散数学中的知识,主要为了解决数据存储和优化的问题。
其核心目标是为了减少数据冗余,提高数据的一致性和完整性。
范式包括六种,从低到高依次是:第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)、巴斯-科德范式(BCNF)、第四范式(4NF)和第五范式(5NF,又称完美范式)。
其中,满足最低要求的范式是第一范式(1NF)。
第一范式(1NF)要求在关系模型中,所有的域都应该是原子性的,即数据库表的每一列都是不可分割的原子数据项,而不能是集合、数组、记录等非原子数据项。
如果实体中的某个属性有多个值时,必须拆分为不同的属性。
在符合第一范式(1NF)的表中,每个域值只能是实体的一个属性或一个属性的一部分。
简而言之,第一范式就是无重复的域。
数据库范式的主要作用是解决关系数据库中数据冗余、更新异常、插入异常、删除异常问题。
通过应用数据库范式,可以避免数据冗余,减少数据库的存储空间,并降低维护数据完整性的成本。
数据库范式是关系数据库核心的技术之一,也是从事数据库开发人员必备知识。
数据库三⼤范式数据库的三⼤特性可谓是:实体属性和关系。
实体:表;属性:表中的数据(字段);关系:表与表之间的关系;第⼀范式(1NF):数据表中的每⼀列(每个字段)必须是不可拆分的最⼩单元,也就是确保每⼀列的原⼦性;例如:userInfo:⼭东省烟台市 131777368781 userAds:⼭东0省烟台市 userTel:131777368781第⼆范式(2NF):满⾜1NF后,要求表中的所有列,都必须依赖于主键,⽽不能有任何⼀列与主键没有关系,也就是说⼀个表只描述⼀件事情;例如:订单表只描述订单相关的信息,所以所有字段都必须与订单id相关产品表只描述产品相关的信息,所以所有字段都必须与产品id相关;因此不能在⼀张表中同时出现订单信息与产品信息;如下图所⽰:第三范式(3NF):必须先满⾜第⼆范式(2NF),要求:表中的每⼀列只与主键直接相关⽽不是间接相关,(表中的每⼀列只能依赖于主键);例如:订单表中需要有客户相关信息,在分离出客户表之后,订单表中只需要有⼀个⽤户id即可,⽽不能有其他的客户信息。
因为其他的客户信息直接关联于⽤户id,⽽不是直接与订单id直接相关。
【如何更好的区分三⼤范式】第⼀范式和第⼆范式在于有没有分出两张表,第⼆范式是说⼀张表中包含了所种不同的实体属性,那么要必须分成多张表,第三范式是要求已经分成了多张表,那么⼀张表中只能有另⼀张表中的id(主键),⽽不能有其他的任何信息(其他的信息⼀律⽤主键在另⼀表查询)。
【数据库五⼤约束】1.primary KEY:设置主键约束;2.UNIQUE:设置唯⼀性约束,不能有重复值;3.DEFAULT 默认值约束,height DOUBLE(3,2)DEFAULT 1.2 height不输⼊是默认为1,24.NOT NULL:设置⾮空约束,该字段不能为空;5.FOREIGN key :设置外键约束。
【主键】1.主键的注意事项?主键默认⾮空,默认唯⼀性约束,只有主键才能设置⾃动增长,⾃动增长⼀定是主键,主键不⼀定⾃动增长;2.设置主键的⽅式?在定义列时设置:ID INT PRIMARY KEY在列定义完之后设置:primary KEY(id)【外键】1.设置外键的注意事项:只有INNODB的数据库引擎⽀持外键,修改my.ini⽂件设置default-storage-engine=INNODB 外键必须与参照列的数据类型必须相同(数值型要求长度和⽆符号都相同,字符串要求类型相同,长度可以不同)。
数据库范式定义数据库范式是数据库设计中的重要概念,它是指将数据库中的数据按照一定的规则进行组织和存储,以达到数据的高效性、一致性和可维护性。
数据库范式通常分为一至五个级别,每个级别都有其特定的规则和要求。
第一范式(1NF)要求每个数据表中的每个字段都是原子性的,即不可再分解。
这意味着每个字段只能包含一个值,而不能包含多个值或者数组。
例如,一个订单表中的“商品列表”字段就不符合1NF,因为它包含了多个商品信息。
为了符合1NF,可以将商品信息拆分成多个字段或者单独建立一个商品表。
第二范式(2NF)要求每个数据表中的非主键字段都必须完全依赖于主键,而不能依赖于主键的一部分。
这意味着每个数据表应该只包含与主键相关的信息。
例如,一个订单表中的“客户地址”字段就不符合2NF,因为它依赖于主键中的“客户ID”字段。
为了符合2NF,可以将“客户地址”字段移动到客户表中。
第三范式(3NF)要求每个数据表中的非主键字段都不能相互依赖,即不能存在传递依赖关系。
这意味着每个数据表应该只包含与主键直接相关的信息。
例如,一个订单表中的“客户电话”字段和“客户邮编”字段就存在传递依赖关系,因为它们都依赖于“客户地址”字段。
为了符合3NF,可以将“客户电话”和“客户邮编”字段移动到客户表中。
BCNF范式要求每个数据表中的非主键字段都不能依赖于非候选键字段。
这意味着每个数据表应该只包含与候选键直接相关的信息。
例如,一个订单表中的“商品价格”字段就不符合BCNF,因为它依赖于“商品名称”字段而不是主键。
为了符合BCNF,可以将“商品价格”字段移动到商品表中。
第五范式(5NF)要求每个数据表中的每个非主键字段都不能存在多值依赖关系。
这意味着每个数据表应该只包含单一的信息。
例如,一个订单表中的“商品评价”字段就存在多值依赖关系,因为它包含了多个评价信息。
为了符合5NF,可以将“商品评价”字段移动到评价表中。
数据库范式是数据库设计中的重要概念,它可以帮助我们规范化数据,提高数据的可靠性和可维护性。
数据库三⼤范式通俗解释⼀、三⼤范式通俗解释:(1)简单归纳: 第⼀范式(1NF):字段不可分; 第⼆范式(2NF):有主键,⾮主键字段依赖主键; 第三范式(3NF):⾮主键字段不能相互依赖。
(2)解释: 1NF:原⼦性。
字段不可再分,否则就不是关系数据库;; 2NF:唯⼀性。
⼀个表只说明⼀个事物; 3NF:每列都与主键有直接关系,不存在传递依赖。
⼆、例⼦说明 (1)不符合第⼀字段的例⼦表:字段1,字段2(字段2.1,字段2.2),字段3字段2可以拆分成字段2.1和字段2.2,不符合第⼀范式。
(2)不符合第⼆范式的例⼦表:学号,姓名,年龄,课程名称,成绩,学分这个表明显说明了两个事务:学⽣信息,课程信息。
1)存在以下问题:a、数据冗余:每条记录都含有相同信息;b、删除异常:删除所有学⽣成绩,就把课程信息全删除了;c、插⼊异常:学⽣未选课,⽆法记录进数据库;d、更新异常:调整课程学分,所有⾏都调整。
2)修正:学⽣表:学号,姓名,年龄课程表:课程名称,学分选课关系表:学号,课程名称,成绩 (3)不符合第⼆范式的例⼦表:学号,姓名,年龄,所在学院,学院联系电话其中关键字为单⼀关键字"学号"。
存在依赖传递::(学号) → (所在学院) → (学院联系电话) 。
1)存在问题:: a、数据冗余:有重复值; b、更新异常:有重复的冗余信息,修改时需要同时修改多条记录,否则会出现数据不⼀致的情况 c、删除异常 2)修正:学⽣表:学号,姓名,年龄,所在学院;学院表:学院,电话⼀范式就是属性不可分割。
属性是什么?就是表中的字段。
不可分割的意思就按字⾯理解就是最⼩单位,不能再分成更⼩单位了。
这个字段只能是⼀个值,不能被拆分成多个字段,否则的话,它就是可分割的,就不符合⼀范式。
不过能不能分割并没有绝对的答案,看需求,也就是看你的设计⽬标⽽定。
举例:学⽣信息组成学⽣信息表,有姓名、年龄、性别、学号等信息组成。
数据库范式理论数据库范式理论是设计和组织关系型数据库的基础理论之一。
它的目标是消除数据冗余和数据不一致,提高数据库的数据可靠性和一致性。
范式理论通过将数据分解为更小的关系,使每个关系都具有确定的目的和属性集合,从而达到数据的最优化组织和存储。
1. 第一范式(1NF)第一范式是数据库范式理论的基础,要求数据库表中的每个属性都是原子性的,不可再分。
每个属性必须是单一的值,不允许重复或多个值。
例如,如果一个学生表中的电话号码属性包含多个号码,就不符合第一范式。
2. 第二范式(2NF)第二范式要求关系表中的非主属性完全依赖于候选码,而不是依赖于候选码的一部分。
换句话说,每个非主属性必须完全依赖于候选码。
通过将数据拆分成多个表,并通过外键关联这些表,可以满足第二范式的要求。
3. 第三范式(3NF)第三范式要求关系表中的非主属性不依赖于其他非主属性,而是只依赖于候选码。
换句话说,所有非主属性之间应该是互相独立的。
通过进一步拆分数据,将非主属性存储在与其相关的表中,可以满足第三范式的要求。
4. 巴斯-科德范式(BCNF)巴斯-科德范式是范式理论的进一步扩展,它要求关系表中的所有属性都必须直接依赖于候选码,而不能依赖于其他非主属性。
这种范式可以进一步减少数据冗余,提高数据存储的效率和一致性。
范式理论的应用对于数据库设计和性能优化非常重要。
根据实际情况和需求,设计人员可以根据具体的业务逻辑选择合适的范式级别。
过高的范式级别可能导致数据拆分过于细致,增加数据查询和维护的复杂性,而过低的范式级别可能导致数据冗余和更新异常。
除了基本的范式理论,还有其他相关的理论和方法可以用于数据库设计和优化,如反范式化、索引的设计和优化等。
合理应用这些理论和方法,可以提高数据库的性能、可扩展性和安全性。
总结:数据库范式理论是关系型数据库设计和组织的基础理论,通过将数据分解为更小的关系表,消除数据冗余和不一致,提高数据库的数据可靠性和一致性。
数据库范式理论在数据库设计和管理中,范式理论是一个重要的概念。
它是由埃德加·科德(Edgar F. Codd)在20世纪70年代提出的,目的是规范化数据库结构,使之更高效、更易于维护和使用。
本文将介绍数据库范式理论的基本概念和原则,并探讨其在实际应用中的重要性。
一、范式理论的基本概念数据库范式理论是一套规则、原则和标准,用于规范化数据库的结构。
根据范式理论的要求,数据库应该满足一定的条件和约束,以确保数据的一致性、完整性和可靠性。
范式理论主要涉及到三个基本概念:函数依赖、关系键和范式。
函数依赖是指一个属性(或属性集合)的值决定了另外一个属性(或属性集合)的值。
在数据库设计中,函数依赖可以帮助我们确定关系表的键和相关属性之间的依赖关系。
关系键是一个或多个属性的组合,用于唯一地标识一个关系表中的元组。
范式是一种规则,用于检测和评估数据库设计是否符合范式理论的要求。
目前,最常用的范式有第一范式(1NF)、第二范式(2NF)和第三范式(3NF)。
二、范式理论的原则范式理论的设计原则是为了使数据库结构更高效、更灵活、更易于扩展和维护。
以下是范式理论的主要原则:1. 第一范式(1NF):确保每个属性都是不可再分的,即每个属性都是原子的,不包含重复的值或值集合。
这样可以避免数据冗余和数据异常。
2. 第二范式(2NF):在满足1NF的基础上,通过确定关系键和非关键属性之间的完全函数依赖关系,消除非关键属性对关系键的部分依赖。
这样可以避免数据冗余和更新异常。
3. 第三范式(3NF):在满足2NF的基础上,消除非关键属性之间的传递函数依赖关系。
这样可以避免数据冗余和插入异常。
三、范式理论的重要性范式理论在数据库设计中起着重要的作用,具有以下几个方面的重要性:1. 数据一致性:范式理论要求数据库结构满足一定的条件和约束,确保数据的一致性。
合理的数据库设计可以减少数据冗余和不一致,提高数据的准确性和可靠性。
2. 数据完整性:范式理论强调关系键的重要性,通过关系键唯一地标识数据库中的元组,保证数据的完整性。
数据库范式例题范式是一种关系型数据库设计的规范,它是通过对表结构进行优化来消除冗余数据、提高数据存储和操作的效率的。
常见的数据库范式有1NF、2NF、3NF等。
以下是一个例题:假设我们有一个学生信息表,包含以下字段:- 学生编号(Student_ID)- 姓名(Name)- 性别(Gender)- 年龄(Age)- 班级编号(Class_ID)- 班级名称(Class_Name)- 班主任姓名(Teacher_Name)这个表中存在冗余数据,比如班级编号、班级名称和班主任姓名都与班级相关,而不是与学生本身相关。
因此,可以使用范式将这个表优化为更好的结构。
首先,我们可以使用第一范式(1NF)来消除重复的数据,把表分成两个表:学生表和班级表。
学生表包含以下字段:- 学生编号(Student_ID)- 姓名(Name)- 性别(Gender)- 年龄(Age)- 班级编号(Class_ID)班级表包含以下字段:- 班级编号(Class_ID)- 班级名称(Class_Name)- 班主任姓名(Teacher_Name)接下来,我们可以使用第二范式(2NF)来消除部分依赖,即确保每个非主键字段完全依赖于主键。
在学生表中,班级名称和班主任姓名都只与班级相关,因此我们可以把它们从学生表中移除,放到班级表中。
最后,我们使用第三范式(3NF)来消除传递依赖,即确保每个非主键字段都不依赖于其他非主键字段。
在班级表中,班主任姓名只与班级编号相关,而不是与班级名称相关,因此我们可以把班主任姓名从班级表中移到另一个表中。
最终,我们将这个结构优化为三个表:学生表包含以下字段:- 学生编号(Student_ID)- 姓名(Name)- 性别(Gender)- 年龄(Age)- 班级编号(Class_ID)班级表包含以下字段:- 班级编号(Class_ID)- 班级名称(Class_Name)教师表包含以下字段:- 班级编号(Class_ID)- 班主任姓名(Teacher_Name)通过以上的优化,我们消除了冗余数据、提高了存储和操作的效率,并且让数据库结构更加清晰和规范。
数据库范式例题1. 介绍数据库范式是一种规范,用于设计和组织关系型数据库中的表结构。
它定义了关系型数据库中各个属性之间的关系和依赖。
范式分为一至五个等级,每个等级都有其独特的规则和要求。
范式的目标是最大程度地减少冗余和数据插入、更新和删除的异常。
在本文中,我们将通过一个例题来说明数据库范式的概念、规则和应用。
我们将讨论如何将一个未经范式化的数据库转化为符合第三范式的数据库。
2. 范例数据库设计假设我们有一个关系型数据库,用于存储学生和课程的相关信息。
该数据库包含以下表格:Students(学生)学生编号姓名课程编号课程成绩1 张三 1 851 张三2 902 李四 2 953 王五 1 80Courses(课程)课程编号课程名称1 数学2 英语3 物理3. 第一范式(1NF)根据第一范式的要求,每个属性的值都应该是原子性的,不可再分的。
在我们的范例数据库中,符合第一范式的要求,因为每个表格中的每个属性都是原子性的。
4. 第二范式(2NF)根据第二范式的要求,非键属性必须完全依赖于键属性。
在我们的范例数据库中,如果我们将学生表拆分成学生表和学生成绩表,可以更好地满足第二范式的要求。
学生表学生编号姓名1 张三2 李四3 王五学生成绩表学生编号课程编号课程成绩1 1 851 2 902 2 953 1 805. 第三范式(3NF)根据第三范式的要求,非键属性不应该存在传递依赖关系。
在我们的范例数据库中,学生表和学生成绩表已经符合第三范式的要求,因为它们没有属性之间的传递依赖关系。
6. 总结通过以上示范,我们了解了数据库范式的概念和应用。
范式化的数据库设计可以提高数据的一致性、完整性和可维护性。
在实际应用中,根据数据的特点和需求,我们可以选择适当的范式等级来设计和优化数据库结构。
范式化并不是唯一的选择,有时候为了提高数据库的查询性能,我们需要进行冗余设计,但也需要权衡冗余带来的数据更新复杂度。
在设计数据库时,我们需要根据实际情况综合考虑各种因素,以达到最佳的数据库设计方案。
数据库的几大范式一、引言在数据库设计和优化过程中,范式是一种常用的方法,用于规范化数据库结构,提高数据库的效率和性能。
范式是数据库理论中的关键概念,它定义了一组规则和规范,用于组织和设计关系型数据库。
本文将介绍数据库的几大范式及其特点。
二、第一范式(1NF)2.1 定义第一范式是最基本的范式规则,它要求数据库表中的每一列都是不可再分割的基本数据项,且每一行必须具有唯一的标识符。
2.2 特点•表中的每一列不可再分割,确保每个列都只包含一个数据项。
•表中的每一行都具有唯一的标识符,通常是通过添加一个主键来实现。
2.3 示例考虑一个简单的学生信息表:学生编号姓名课程1 课程21 张三数学英语2 李四物理地理3 王五化学历史在第一范式下,上述表结构是合法的,因为每一列都是不可再分割的基本数据项,并且每一行都具有唯一的学生编号。
3.1 定义第二范式在第一范式的基础上进一步消除部分数据的冗余。
它要求非主键列完全依赖于主键,即非主键列必须完全取决于主键,而不是主键的一部分。
3.2 特点•非主键列完全依赖于主键,消除了冗余数据。
•实体的每个属性只与主键有关,避免了数据修改异常和插入异常。
3.3 示例考虑一个订单信息表:订单编号客户编号客户姓名产品编号产品名称产品价格1 1 张三P1 手机20002 2 李四P2 电视30003 1 张三P3 电脑4000上述表中存在冗余数据,即客户姓名和产品名称在多个行中重复。
为了满足第二范式,我们可以将以上表拆分成两个表:订单信息表:订单编号客户编号产品编号1 1 P12 2 P23 1 P3产品信息表:产品编号产品名称产品价格P1 手机2000P2 电视3000P3 电脑4000通过拆分表结构,我们避免了数据冗余,实现了第二范式的要求。
4.1 定义第三范式在第二范式的基础上进一步消除非主键列之间的依赖关系。
它要求非主键列之间不存在传递依赖,即不能通过非主键列推导出其他非主键列的值。
关系数据库6种范式讲解关系数据库的六种范式包括第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)、第四范式(4NF)、第五范式(5NF)和第六范式(6NF)。
这些范式是为了优化数据的设计和存储,并确保数据的完整性和一致性。
1. 第一范式(1NF):要求表的每一列都是不可分割的原子数据项。
这意味着表的每一行都应该只包含一个数据项,不能有重复的行,且每个数据项都是独立的。
2. 第二范式(2NF):在第一范式的基础上,要求表中的所有列都完全依赖于主键。
这意味着如果存在一个属性只依赖于主键的一部分,那么这个属性和主键的这一部分应该分离出来形成一个新的实体。
3. 第三范式(3NF):在第二范式的基础上,要求任何非主键列都必须直接依赖于主键,而不是间接依赖。
如果有非主键列依赖于主键的组合,那么这个属性和主键的这一部分应该分离出来形成一个新的实体。
4. 第四范式(4NF):在第三范式的基础上,要求表中的列不能再有重复的元组。
也就是说,表中的每一列都应该包含唯一的值。
5. 第五范式(5NF):也称为完美范式,它要求表中的每一列都是不可再分的最小单元,并且所有的函数依赖关系都已经被明确地定义。
这意味着表中不会有隐含的数据依赖关系,所有的依赖关系都应该清晰地表达出来。
6. 第六范式(6NF):在第五范式的基础上,要求表中的所有非主键列都只依赖于主键,而不能有任何其他的数据依赖关系。
这意味着表中的每一列都应该只包含与主键直接相关的数据,避免数据的冗余和重复。
这些范式的目的是确保数据库设计的规范化,减少数据冗余和依赖冲突,提高数据的完整性和一致性。
同时,规范化过程也使得数据库更容易维护、查询和扩展。
在实际应用中,根据具体的业务需求和数据特点,可以选择满足适当的范式来设计数据库结构。
数据库范式详解在数据库设计的领域中,范式(Normal Form)是一套用于规范和优化数据库结构的准则。
理解和应用这些范式,对于构建高效、准确且易于维护的数据库至关重要。
接下来,让我们深入探讨一下数据库范式的相关知识。
数据库范式的主要目的是减少数据冗余,避免数据不一致,并提高数据库的性能和可维护性。
我们从最基础的第一范式开始逐步了解。
第一范式(1NF)要求数据库中的每一列都是不可再分的原子值。
这意味着每一列都应该只包含一种数据类型,并且不能再被分割成更小的部分。
例如,如果有一个“地址”列,它不应该同时包含城市、街道和邮编等信息,而应该将这些分别存储在不同的列中,如“城市”列、“街道”列和“邮编”列。
第二范式(2NF)在满足第一范式的基础上,要求非主键列完全依赖于主键。
换句话说,如果一个表的主键是由多个列组成的复合主键,那么非主键列必须依赖于整个主键,而不能只依赖于主键的一部分。
举个例子,假设有一个订单表,主键是“订单号”和“商品编号”,那么“订单日期”和“客户姓名”等非主键列应该依赖于整个主键,而不能只依赖于“订单号”或“商品编号”。
第三范式(3NF)进一步要求非主键列之间不能有传递依赖关系。
也就是说,如果 A 列依赖于 B 列,B 列依赖于主键,那么 A 列应该直接依赖于主键,而不是通过 B 列间接依赖于主键。
例如,在一个学生表中,如果“班级编号”决定了“班主任姓名”,而“班级编号”又依赖于主键“学生编号”,那么“班主任姓名”应该直接依赖于主键“学生编号”,而不是通过“班级编号”间接依赖。
除了以上常见的三种范式,还有更高阶的范式,如巴斯科德范式(BCNF)、第四范式(4NF)和第五范式(5NF)等,但在实际应用中,大多数情况下满足第三范式就能够满足大部分数据库设计的需求。
那么,为什么要遵循数据库范式呢?首先,减少数据冗余可以节省存储空间,提高数据更新的效率。
当相同的数据在多个地方重复存储时,一旦需要更新,就必须在多个位置进行修改,这不仅增加了工作量,还容易导致数据不一致的问题。
数据库的四大范式
数据库的四大范式是指关系型数据库中的数据表设计范式,包括第一范式、第二范式、第三范式和巴斯-科德范式。
每一种范式都有其独特的设计原则和限制条件,可以有效地减少数据冗余、提高数据的一致性和完整性,从而保证数据库的稳定性和可靠性。
第一范式要求数据表中的每个字段都是原子性的,即每个字段不能再细分成更小的数据单元。
这样可以避免数据冗余和不一致性。
第二范式要求每个数据表中的非主键字段都必须完全依赖于主键,而不是部分依赖,避免数据表中存在冗余信息。
第三范式要求每个数据表中的非主键字段之间不能存在传递依赖,即不能出现一个非主键字段依赖于另一个非主键字段的情况。
这样可以消除数据表中的冗余信息和数据不一致性。
巴斯-科德范式是第三范式的扩展,要求每个数据表中的字段都必须直接依赖于主键,而不是间接依赖于主键。
这样可以避免数据表中存在冗余信息和不一致性,提高数据的整体性和可靠性。
总之,数据库的四大范式是设计关系型数据库的基本原则,可以提高数据的一致性和完整性,保证数据库的稳定性和可靠性。
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1:Redundancy(冗余),可能带来的问题:冗余存储(redundant storage),插入/删除/更新异常(insert/delete/update anomalies)
冗余来源于完整性约束(Integrity constraints), 特别是函数依赖(functional dependencies)
2:函数依赖(functional dependency简写为FD)的定义:在一个关系模式R的所有关系实例中任取两个元组,如果他们的X属性的投影完全相同,则Y一定相同,则有X决定Y,或称Y依赖于X,用关系代数表示为:
for every allowable instance r of R:
例:Hourly_Emps (ssn, name, lot, rating, hrly_wages, hrs_worked),以下简写为Hourly_Emps(SNLRWH),的一个函数依赖为:S--> SNLRWH 3:关于函数依赖的三个定理及两个推论:
Armstrong’s Axioms:
自反律: 如果Y X,则有X—>Y
增广律: 如果X→Y,则对于任意的Z有XZ→YZ
传递律: 如果X→Y and Y→Z,则X→Z
推论:
两个推论的证明:
(1):Union:可以直接使用定义证明。
设r是R的任意一个关系,s,t是r的任意两个元组,若s[X]=t[X],由X→Y可得s[Y]=t[Y],
由X→Z可得s[Z]=t[Z],则有s[YZ]=t[YZ],即当s[X]=t[X]时一定可以得到s[YZ]=t[YZ],则根据函数依赖的定义可以有X→YZ。
(2):Decomposition:
Y⊆YZ,由自反律得YZ→Y,又X→YZ,由传递律得X→Y
同理可证X→Z。
4:函数依赖集的闭包:
5:属性闭包的定义:
X的属性闭包记为+X,是一个属性集合,集合中的元素A要求
X→A 在函数依赖F的属性闭包中(求属性闭包要注意是在哪个函数依赖的基础上求的)。
6:计算属性闭包的算法:
为什么需要属性闭包:对于函数依赖闭包的求解是一个NP难度问题,经常不需要求一个函数依赖的属性闭包,而只需要判断一个函数依赖
是否属于函数的依赖闭包,如判断A→E是否属于F的依赖闭包,只需求出A的属性闭包,若F属于此属性闭包则可以判断A→E属于F 的依赖闭包,否则不属于。
7关键字的重新定义:
设有关系模式R(A1,A2,…,An),F是它的函数依赖集,X是{A1,A2,…,An}的一个子集.如果:(两个条件都要满足)
1) X→A1A2…An 属于F的闭包,
2)不存在X的真子集Y使得Y→A1A2…An成立,且Y A1A2…An 属于F 的闭包.
则称X是R的一个候选关键字.
8:三种范式(normal forms 简写为NF)
(1):如果一个关系模式R的每一个具体关系r的每个属性值都是不可再分的数据单位,则称R为第一范式,简称1NF,关系型数据库一定是1NF
(2):BC范式(BCNF),对于所有的在F +中的函数依赖X→A有A∈X (平凡依赖),或者
X包含R的一个关键字属性。
注:对于某一个确定的函数依赖,只要满足上面的一个条件即可。
(3):3范式(3NF)对于所有的在F +中的函数依赖X→A有A∈X (平凡依赖),或者
X包含R的一个关键字属性,或者
A是某个关键字属性的一部分。
对于某一个确定的函数依赖,只要满足上面的一个条件即可。
BC范式是没有任何冗余的范式,3范式允许冗余的存在,一个数据库是BC范式则一定是3NF。
定义中是要求对F+中的所有函数依赖都进行判断;实际操作的时候只需对F中的函数依赖进行判断即可9:decomposition(分解):要求:
(1)Each new relation scheme contains a subset of the attributes of R and no attributes that do not appear in R
(2)Every attribute of R appears as an attribute of one of the new relations.
简单来说,关系的分解就是要求分解后的关系与原来关系中所包含的属性一样的多,不能多属性也不能少属性。
10:分解可能带来的问题:
(1):分解的太彻底造成某些查询语句的复杂度太高,分解不彻底又存在冗余问题,所以第一个问题是需要由需求来定的(2):分解需要具有无损连接性,即:
(3):依赖保持性(如何判定在后面讲述)。
11:判断分解的无损连接性:
(1)对于分解成两个关系的情况,假设分解成了(X和Y)a:如果X∩Y→X或者X∩Y→Y则,具有无损连接性。
b:特别的,如果U→V对于R成立,则分解UV和R – V具有无损连接性。
c:如果有R上的函数依赖X→Y成立,且X与Y的交集是空集,则分解R-Y和XY是无损连接分解
d:设一个关系R无损连接分解为R1和R2,接着有将R1无损连接分解为R11和R12.这样将关系R分解为R11,R12和R2是无损连接的.
(2)对于分解成多个关系且不知道分解顺序的情况,判断算法:关系模式R(A1,A2,A3,…,An),它的函数依赖集F,以及分解
ρ={R1,R2,…,Rk} ,判断ρ是否具有无损连接性.
1)构造一个k行n列的表,第i行对应于关系模式Ri,第j列对应
于属性Aj,如果Aj属于Ri,则在第i行第j列上放符号ai,否则放
符合bij.
2)逐个地检查F中的每一个函数依赖,并修改表中的元素.其方
法为:取得F中一函数依赖X Y,在X的分量中寻找相同的行,然
后将这些行中的Y的分量改为相同的符号.如果其中有ai的则
将bij改为ai;若其中无ai,则改为bij.
3)这样反复进行,如果发现某一行变成a1,a2,…,an,则分
解具有无损连接性.
12:依赖保持性,定义:
假如R被分解成了X和Y,如果(F X union F Y ) + = F+,则此分解具有依赖保持性。
13:分解成BC范式,依据:如果X Y不满足BC范式的条件,则将R 分解成R – Y和XY,分解的结果肯定满足无损连接性,但是依赖保持性不能确保,以上步骤完成后可以以下方法检验依赖保持性:
例:
如果分解完后发现不满足依赖保持性,将丢失的函数依赖加进来再进一步分解。
13:最小函数依赖集,与原函数依赖集等价的最小的函数依赖集,课件上的定义为:
要求:(1)函数依赖的右边是单属性
(2)除掉各个依赖左边的多余属性
要判断在XY→A中Y是否为多余属性,只要在F求X的属性闭包,若A包涵在X的属性闭包中则Y为多余属性,否则不是
(3)删除依赖集中多余的依赖。
从第一个依赖开始,从F中除掉它(假设该依赖为X→Y),然后在剩下的依赖中求X的闭包,如果Y包涵在闭包当中,则删除X→Y这个依赖,否则保留
14:根据最小依赖集进行三范式分解算法:
15:候选关键字求解:
(1)关系模式R(A1,A2,…,An)和函数依赖集F,可将R的属性分为四类
1)只出现在F的函数依赖左部的属性为L类
2)只出现在F的函数依赖右部的属性为R类
3)在F的函数依赖左右两边都未出现的属性为N类
4)在F的函数依赖左右两边都出现的属性为LR类
(2)如果一个函数依赖集F中的所有函数依赖左右两边都是单个属性,则该函数依赖集为单属性函数依赖集否则为多属性函数依赖集
因果函数依赖图G是一个有序二元组(R,F),记作G=(R,F),建成依赖图.其中:
1) R={A1,A2,..An}是一个有限空集,Ai(i=1,..,n)是G的结点,它们表示对应关系模式R(A1,A2,…,An)的属性,R表示其属性全集.
2)F是G的边集,其元素是G的一条有向线段(即边),每条边(Ai,Aj)表示
一个函数依赖Ai Aj,F是R的单属性最小依赖集.
图G是一个有向图,简称为FDG.
(3):开路/回路:在一条路{Ai0,Ai1},…{Ail-1,Ail}中,若Ai0<>Ail,则称该路为开路否则为回路.
引入线/引出线:若结点Ai到Aj是连接的,则边(Ai,Aj)是Ai的引出线,同时也是Aj的引入线.
原始点:只有引出线无引入线的结点.它表示L类属性
终结点:只有引入线无引出线的结点.它表示R类属性
孤立结点:即没有引入线没有引出线的结点.
独立回路:不能被其他结点到达的回路为独立回路.
关键点/关键属性:原始点,孤立点称为关键点.关键点对应的属性称为关键属性.
(4)单属性依赖集候选关键字算法
1)求F的最小依赖集F’
2)作函数依赖图FDG
3)从图中找出关全部键属性集X(X可以为空)
4)查看G中有无独立回路,若无则X为R的唯一候选关键字,结束.否则转5)
5)从各独立回路中各取一结点对应的属性与X组成一候选关键字,并重复这一过程取尽所有可能组合,即为R的候选关键字.
(5)多属性依赖集候选关键字算法
1)求F的最小依赖集F’
2)将R的属性分为L,R,N,LR四类,并令X代表L,N两类,Y代表R类.
3)求X+.若X+包含了R的全部属性,则X为R的唯一候选关键字,结束.否则转4)
4)在Y中取一属性A,求(XA)+.若它包含R的全部属性,转5).否则,调换一属性反复进行这一过程,直到试完所有Y中的属性.
5)如果已经找出所有候选关键字,则结束.否则在Y中一次取两个,三个,….求它们的属性闭包,直到其闭包中包含R的全部属性.。