数据库设计

设计范式

概念

设计数据库时，需要遵循的一些规矩.要遵循后边的范式要求，必须先遵循前边的所有范式要求

设计关系数据库时，遵循不同的规范要求，设计出合理的关系型数据库，这些不同的规范要求被称为不同的范式，各种范式呈递次规范，越高的范式数据厍冗余越小。

依赖含义

1. 函数依赖：A-->B如果通过 A 属性（属性组）的值可以唯一确定 B 属性的值.则称 B 依赖于 A

   例如：学号 --> 姓名

2. 完全函数依赖：A-->B如果 A 是一个属性组，则 B 属性值得确定需要依赖 A 属性组中所有的属性值

   例如：（学号， 课程名称）--> 分数

3. 部分函数依赖：A-->B如果 A 是一个属性组，则 B 属性值确定只需要依赖于 A 属性组中的某一些值即可

   例如：（学号， 课程名称）--> 姓名

4. 传递函数依赖：A-->B, B-->C 通过 A 属性（属性组）的值，可以确定唯一 B 属性的值

   例如：学号-->系名，系名-->系主任

5. 如果在在一张表中，一个属性或属性组，被其他所有属性所完全依赖，则称这个属性（属性值）为该表的码

   例如：表中码为：（学号，课程名称）

   • 主属性：码(主码)属性组中的所有属性
   • 非主属性：除了码(主码)属性组中的属性

候选码与主码的关系

候选码和主码都是关系型数据库中的概念，用于唯一标识表中的每条记录。它们之间的区别在于：

1. 候选码是能够唯一标识表中每条记录的一个属性集合，而不一定是最小的这样的属性集合。主码则是最小的候选码，即被选作唯一标识表中每条记录的属性集合。

2. 一个表可以有多个候选码，但只能有一个主码。通常情况下，主码会被用作该表与其他表之间的外键关联，以建立数据之间的关系。

3. 候选码是在设计表结构时确定的，而主码通常是在实际使用过程中确认的。在实际使用中，主码不能重复且必须存在，否则将导致数据错误或不一致。

总之，候选码是必备条件，它能够唯一标识表中每条记录；而主码是在候选码基础上选择的最小候选码，它扮演了关系型数据库体系结构中重要的角色。

分类

目前关系数据库有六种范式：

• 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)
• 第五范式（5NF 又称完美范式）

第一范式：每一列都是不可分割的原子数据项

第二范式：在 1NF 的基础上，非码属性必须完全依赖于候选码（在 1NF 的基础上消除非主属性对主码的部分函数依赖）

第三范式：在 2Nf 的基础上，任何非主属性不依赖于其他非主属性（在 2NF 的基础上消除传递依赖）

BC 范式：对于关系模式 R，若 R 为第一范式，且每个属性都不部分依赖于候选键也不传递依赖于候选键，则 R 称之为 BC 范式

TIP

如果一个关系不满足 BC 范式，那么就说明其中某些属性并不完全依赖于候选键，而是依赖于其他属性，这可能导致数据冗余和更新异常等问题。因此，符合 BC 范式能够提高数据的一致性、可靠性和规范性。

分解方式

2NF

对于关系$R(U)$, U 为所有码的集合，如果$W$是主码，$R$上存在$X->Z$，$Z$不是主属性且$X\subset W$，那么这明显不符合 2NF 🤓。

方法： 需要把$R$分为$R_1(U-Z)$和$R_2(XZ)$，即把$X->Z$作为新表$R_2$，主码是X，$R_1$中去掉Z，主码仍然为W，X作为外键。那么仍然可以通过联表得到原来的数据（无损的）

重复操作直到所有的表不能再分。

3NF

对于每个非平凡 FD(函数依赖)，或者左边是超键，或者右边仅由主属性构成，那么它就是 3NF。

•᷄ࡇ•᷅ 白话就是所有非主属性都没有依赖于其他主属性(不传递依赖于主属性)

方法： 先求出最小依赖集(就是所有依赖的集合)，例：$F_m=\{B->E, DG->C, AG->B, B->D\}$

1. 按左部相等的原则分组，再把左右部合并，例：
   • $\{B->DE\} => R_1=\{B, D, E\}$
   • $\{DG->C\} => R_2=\{D, G, C\}$
   • $\{AG->B\} => R_3=\{A, G, B\}$
2. 查看新分组中的关系集中有没有包含关系，如果有，合并
3. 查看新分组的属性集中是否包含码，如果没有(说明该分解是有损的)，新建一个分组把主码放进去。

BCNF

对于每个非平凡 FD(函数依赖)，左边是超键，那么它就是 BCNF。

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