李煥玲

摘要：該文介紹了數(shù)據(jù)庫的概念及特點，以及數(shù)據(jù)庫設(shè)計中的規(guī)范化，并詳細介紹了數(shù)據(jù)庫范式的定義及使用，介紹了在數(shù)據(jù)庫范式在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中的重要性。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫特點；數(shù)據(jù)庫范式

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）23-0010-02

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是研究數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、存儲、設(shè)計和使用的一門軟件科學(xué)，是進行數(shù)據(jù)管理和處理的技術(shù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)+時代的到來，數(shù)據(jù)庫技術(shù)在實際生活中得到了廣泛的應(yīng)用，這其中如何設(shè)計出合理的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，以便更規(guī)范合理的存放數(shù)據(jù)就顯得尤為重要。

1 數(shù)據(jù)庫

1.1數(shù)據(jù)庫的概念

簡單來說，數(shù)據(jù)庫就是存放數(shù)據(jù)的倉庫。就像我們現(xiàn)實中的倉庫一樣，不同的是這個倉庫必須建立在計算機上，而且里面存放的是數(shù)據(jù)。嚴格來講，數(shù)據(jù)庫是長期儲存在計算機內(nèi)、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。

1.2數(shù)據(jù)庫的特點

1）數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)化

結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)也稱作行數(shù)據(jù)，是由二維表結(jié)構(gòu)來邏輯表達和實現(xiàn)的數(shù)據(jù)，嚴格地遵循數(shù)據(jù)格式與長度規(guī)范，主要通過關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進行存儲和管理。

2）數(shù)據(jù)可共享

數(shù)據(jù)共享指數(shù)據(jù)庫中存放的數(shù)據(jù)可以被多個用戶同時訪問和使用。

3）數(shù)據(jù)冗余度小

數(shù)據(jù)冗余是指數(shù)據(jù)之間的重復(fù)，也就是說同一數(shù)據(jù)存儲在不同數(shù)據(jù)文件中的現(xiàn)象，同文件系統(tǒng)相比，由于數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，避免了用戶各自建立應(yīng)用文件。減少了大量重復(fù)數(shù)據(jù)，減少了數(shù)據(jù)冗余，維護了數(shù)據(jù)的一致性。

4）數(shù)據(jù)具有獨立性

數(shù)據(jù)的獨立性是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的最基本的特征之一 。數(shù)據(jù)獨立性是指應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨立，互不影響。

2 數(shù)據(jù)庫范式

2.1相關(guān)術(shù)語

在介紹數(shù)據(jù)庫范式之前，要了解關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的一些基本概念，這些概念的理解，對下面理解數(shù)據(jù)庫范式理論至關(guān)重要。

實體：現(xiàn)實世界中客觀存在并可以被區(qū)別的事物。比如“一個學(xué)生”、“一本書”等。需要注意的是這里所說的“事物”不僅是客觀存在的，可以看得見，摸得著“東西”，它也可以是虛擬的，抽象的概念和聯(lián)系，比如“信息工程系”這樣的一個部門。

屬性：實體所具有的某一特性稱之為屬性，屬性是個邏輯概念，比如說，“姓名”是“人”的一個屬性。

元組：二維表中的一行就是一個元組，一行元組就是一個實體，比如學(xué)生表中的一行，就是指一個學(xué)生，而現(xiàn)實中的一個學(xué)生就是一個實體。

碼：表中可以唯一確定一個元組的某個屬性（或者屬性組），就叫碼。此時，該屬性中的值是不能出現(xiàn)重復(fù)的，否則元法唯一確定一個元組。

外碼：表中的一個屬性（或?qū)傩越M）不是碼，但是它是另外一個表中的碼，它就是外碼。

2.2 數(shù)據(jù)庫范式

1971年E.F.Codd提出了規(guī)范化理論，在設(shè)計關(guān)系數(shù)據(jù)庫時，遵守這些規(guī)范化理論，是為了設(shè)計出結(jié)構(gòu)合理，數(shù)據(jù)冗余小，存儲效率高的數(shù)據(jù)庫模式。

目前，關(guān)系數(shù)據(jù)庫常用的范式有：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）。在進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計時一般能夠滿足前三個范式就算是比較合理的數(shù)據(jù)庫設(shè)計了，本文也著重介紹前三個范式。

1）第一范式

第一范式（1NF）：屬性不可分。第一范式是最基本的范式。如果數(shù)據(jù)庫表中的所有字段值都是不可分解的原子值，就說明該數(shù)據(jù)庫關(guān)系模式滿足第一范式。

如下圖中職工（一）的電話屬性中包含兩個值，違反了第一范式。

解決方法是，將電話屬性拆分成手機和座機兩個屬性后，每個屬性的值就唯一了，因此，職工（二）符合第一范式，如下圖所示。

2）第二范式

第二范式（2NF）：若關(guān)系模式滿足1NF，并且每個非碼屬性均完全依賴于碼，則滿足第二范式。第二范式在第一范式的基礎(chǔ)之上更進一層，第二范式需要確保關(guān)系模式中的每一個屬性都和碼相關(guān)，而不能只與碼的某一部分相關(guān)（主要針對聯(lián)合碼而言）。

如下圖中訂單（一）的每個屬性中的值均為單個，不存在多值現(xiàn)象，滿足第一范式。通過分析，發(fā)現(xiàn)該關(guān)系模式中的碼是由訂單編號和產(chǎn)品編號構(gòu)成的聯(lián)合碼，發(fā)現(xiàn)訂購日期和碼是完全相關(guān)的，但是價格屬性只與碼中的產(chǎn)品編號相關(guān)，與訂單編號無關(guān)，價格只部分依賴于碼，訂單（一）不滿足第二范式。

解決方法是，將訂單（一）拆分成訂單（二）和產(chǎn)品兩個關(guān)系模式，如下圖所示。其中非碼屬性訂購日期完全依賴于碼屬性訂單編號，非碼屬性價格完全依賴于碼屬性產(chǎn)品編號，從而滿足第二范式。

3）第三范式

第三范式（3NF）：如果一個關(guān)系模式滿足2NF，并且所有非碼屬性都必須直接依賴于碼屬性，不能傳遞依賴，則滿足第三范式。首先要滿足第二范式，也就是每個非碼屬性都完全依賴于主碼，而不是主碼的一部分。其次非碼屬性之間不存在傳遞依賴，即不能出現(xiàn)這種情況，若xàz，又存在x→y，y→z，則稱z傳遞依賴于x，這樣就不滿足第三范式。

如下圖中的學(xué)生（一），通過分析發(fā)現(xiàn)學(xué)號為主碼，其中的非碼屬性 ：姓名， 出生日期， 系部， 系部地點，系部電話均完全依賴于學(xué)號，滿足第二范式，但是存在：學(xué)號 → 系部 → （系部地點，系部電話），即存在非碼屬性系部地點、系部電話傳遞依賴于主屬性學(xué)號，因此，不滿足第三范式。

解決方法是，將學(xué)生（一）拆分成學(xué)生（二）和系部兩個關(guān)系模式，如下圖所示。其中碼屬性學(xué)號→（姓名，出生日期）， 系部 → （系部地點，系部電話），從而消除了傳遞依賴，滿足第三范式。

3 總結(jié)

綜上所述，只有在數(shù)據(jù)庫設(shè)計時遵守數(shù)據(jù)庫的三大范式理論，所設(shè)計出的關(guān)系模式才會更加合理，才會大大降低數(shù)據(jù)冗余，解決插入異常，更新異常和刪除異常，從而確保了數(shù)據(jù)的存儲規(guī)范。

參考文獻：

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[2] 楊學(xué)全.SQL Server實例教程[M].電子工業(yè)出版社，2011.

[3] 數(shù)據(jù)庫設(shè)計三大范式 http：//www.cnblogs.com/linjiqin/archive/2012/04/01/2428695.html

[4] 數(shù)據(jù)庫范式理論.https：//baike.baidu.com/item/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%BA%93%E8%8C%83%E5%BC%8F/7309898？fr=aladdin.

【通聯(lián)編輯：王力】