資料庫三大正規化及示例

2021-09-08 17:03:59 字數 3310 閱讀 2798

正規化:英文名稱是 normal form,它是英國人 e.f.codd(關聯式資料庫的老祖宗)在上個世紀70年代提出關聯式資料庫模型後總結出來的,正規化是關聯式資料庫理論的基礎,也是我們在設計資料庫結構過程中所要遵循的規則和指導方法。目前有跡可尋的共有8種正規化,依次是:1nf,2nf,3nf,bcnf,4nf,5nf,dknf,6nf。通常所用到的只是前三個正規化,即:第一正規化(1nf),第二正規化(2nf),第三正規化(3nf)。下面就簡單介紹下這三個正規化。 

◆ 第一正規化(1nf):強調的是列的原子性,即列不能夠再分成其他幾列。 

考慮這樣乙個表:【聯絡人】(姓名,性別,**) 

如果在實際場景中,乙個聯絡人有家庭**和公司**,那麼這種表結構設計就沒有達到 1nf。要符合 1nf 我們只需把列(**)拆分,即:【聯絡人】(姓名,性別,家庭**,公司**)。1nf 很好辨別,但是 2nf 和 3nf 就容易搞混淆。 

◆ 第二正規化(2nf):首先是 1nf,另外包含兩部分內容,一是表必須有乙個主鍵;二是沒有包含在主鍵中的列必須完全依賴於主鍵,而不能只依賴於主鍵的一部分。 

資料庫表中不存在非關鍵字段對任一候選關鍵字段的部分函式依賴(部分函式依賴指的是存在組合關鍵字中的某些字段決定非關鍵字段的情況),也即所有非關鍵字段都完全依賴於任意一組候選關鍵字。{個人理解:如在乙個家庭裡面,任何決定都只能是爸爸、媽媽一致通過後才能夠算數,就說明是正常的;如果有乙個女兒可以只由媽媽決定做什麼,那麼這就違背了原則,就不滿足約定。}

假定選課關係表為selectcourse(學號, 姓名, 年齡, 課程名稱, 成績, 學分),關鍵字為組合關鍵字(學號, 課程名稱),因為存在如下決定關係:

(學號, 課程名稱) → (姓名, 年齡, 成績, 學分)

這個資料庫表不滿足第二正規化,因為存在如下決定關係:

(課程名稱) → (學分)

(學號) → (姓名, 年齡)

即存在組合關鍵字中的字段決定非關鍵字的情況。

由於不符合2nf,這個選課關係表會存在如下問題:

(1) 資料冗餘:

同一門課程由n個學生選修,"學分"就重複n-1次;同乙個學生選修了m門課程,姓名和年齡就重複了m-1次。

(2) 更新異常:

若調整了某門課程的學分,資料表中所有行的"學分"值都要更新,否則會出現同一門課程學分不同的情況。

(3) 插入異常:

假設要開設一門新的課程,暫時還沒有人選修。這樣,由於還沒有"學號"關鍵字,課程名稱和學分也無法記錄入資料庫。

(4) 刪除異常:

假設一批學生已經完成課程的選修,這些選修記錄就應該從資料庫表中刪除。但是,與此同時,課程名稱和學分資訊也被刪除了。很顯然,這也會導致插入異常。 

把選課關係表selectcourse改為如下三個表:

學生:student(學號, 姓名, 年齡);

課程:course(課程名稱, 學分);

{個人理解:可以在該加上id欄位作為主鍵,因為如果以後課程名稱有變動,再如果這個資料庫執行了10年,有1000萬次選課記錄,那麼你要去更新這一千萬條記錄,也算是乙個費資源的問題。如果有了id,不管你名稱怎麼變,都只會影響一條當前記錄}

selectcourse(學號, 課程名稱, 成績)。

{這裡相應就改為:selectcourse(學號, 課程id,成績)}

這樣的資料庫表是符合第二正規化的,消除了資料冗餘、更新異常、插入異常和刪除異常。

另外,所有單關鍵字的資料庫表都符合第二正規化,因為不可能存在組合關鍵字。

◆ 第三正規化(3nf):首先是 2nf,另外非主鍵列必須直接依賴於主鍵,不能存在傳遞依賴。即不能存在:非主鍵列 a 依賴於非主鍵列 b,非主鍵列 b 依賴於主鍵的情況。 在第二正規化的基礎上,資料表中如果

不存在非關鍵字段對任一候選關鍵字段的傳遞函式依賴

則符合第三正規化。所謂傳遞函式依賴,指的是如 果存在"a → b → c"的決定關係,則c傳遞函式依賴於a。因此,滿足第三正規化的資料庫表應該不存在如下依賴關係:

關鍵字段 → 非關鍵字段x → 非關鍵字段y

考慮乙個訂單表【order】(orderid,orderdate,customerid,customername,customeraddr,customercity)主鍵是(orderid)。 

其中 orderdate,customerid,customername,customeraddr,customercity 等非主鍵列都完全依賴於主鍵(orderid),所以符合 2nf。

不過問題是 customername,customeraddr,customercity 直接依賴的是 customerid(非主鍵列),而不是直接依賴於主鍵,它是通過傳遞才依賴於主鍵,所以不符合 3nf。 

通過拆分【order】為【order】(orderid,orderdate,customerid)和【customer】(customerid,customername,customeraddr,customercity)從而達到 3nf。 這樣的資料庫表是符合第三正規化的,消除了資料冗餘、更新異常、插入異常和刪除異常。

第二正規化(2nf)和第三正規化(3nf)的概念很容易混淆,區分它們的關鍵點在於,2nf:非主鍵列是否完全依賴於主鍵,還是依賴於主鍵的一部分;3nf:非主鍵列是直接依賴於主鍵,還是直接依賴於非主鍵列。

鮑依斯-科得正規化(bcnf):在第三正規化的基礎上,資料庫表中如果不存在任何欄位對任一候選關鍵字段的傳遞函式依賴則符合第三正規化。

假設倉庫管理關係表為storehousemanage(倉庫id, 儲存物品id, 管理員id, 數量),且有乙個管理員只在乙個倉庫工作;乙個倉庫可以儲存多種物品。這個資料庫表中存在如下決定關係:

(倉庫id, 儲存物品id) →(管理員id, 數量)

(管理員id, 儲存物品id) → (倉庫id, 數量)

所以,(倉庫id, 儲存物品id)和(管理員id, 儲存物品id)都是storehousemanage的候選關鍵字,表中的唯一非關鍵字段為數量,它是符合第三正規化的。但是,由於存在如下決定關係:

(倉庫id) → (管理員id)

(管理員id) → (倉庫id)

即存在關鍵字段決定關鍵字段的情況,所以其不符合bcnf正規化。它會出現如下異常情況:

(1) 刪除異常:

當倉庫被清空後,所有"儲存物品id"和"數量"資訊被刪除的同時,"倉庫id"和"管理員id"資訊也被刪除了。

(2) 插入異常:

當倉庫沒有儲存任何物品時,無法給倉庫分配管理員。

(3) 更新異常:

如果倉庫換了管理員,則表中所有行的管理員id都要修改。

把倉庫管理關係表分解為二個關係表:

倉庫管理:storehousemanage(倉庫id, 管理員id);

倉庫:storehouse(倉庫id, 儲存物品id, 數量)。

這樣的資料庫表是符合bcnf正規化的,消除了刪除異常、插入異常和更新異常。

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