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隨著信息化時(shí)代的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為各個(gè)領(lǐng)域涉及到信息管理的核心環(huán)節(jié)。而在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用過程中，合理的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)扮演著至關(guān)重要的角色。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的核心就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和范式的設(shè)計(jì)。
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一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的核心之一。它以數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，決定了數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的組織和存儲方式，與業(yè)務(wù)系統(tǒng)緊密相連。在數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要考慮以下幾個(gè)方面：
1.表設(shè)計(jì)：表的設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最重要的部分，表的設(shè)計(jì)直接影響到數(shù)據(jù)的存儲。在初始設(shè)計(jì)階段應(yīng)該考慮到業(yè)務(wù)需求，不同的業(yè)務(wù)需求導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不同存儲形式。需要注意的是，表設(shè)計(jì)應(yīng)該具有可擴(kuò)展性，以符合需求變化。
2.數(shù)據(jù)類型：數(shù)據(jù)類型一詞在不同數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中有著不同的含義。所以，我們在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中必須確保選用的數(shù)據(jù)類型與實(shí)際場景相符。在數(shù)據(jù)類型的選取時(shí)，應(yīng)該考慮到數(shù)據(jù)的初始存儲大小、可能的擴(kuò)展和數(shù)據(jù)訪問的效率等因素。
3.字段設(shè)計(jì)：字段的選擇和設(shè)置直接影響到數(shù)據(jù)庫查詢的效率。應(yīng)該把握好字段的數(shù)量和類型，對于少量數(shù)據(jù)的表，應(yīng)該減少字段的數(shù)量，以提高查詢效率；對于大型表，應(yīng)該盡可能地增加字段，以提高數(shù)據(jù)存儲和檢索的效率。
4.索引設(shè)計(jì)：索引設(shè)計(jì)也是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中很重要的方面。好的索引設(shè)計(jì)能夠提高查詢的效率。在索引的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該合理地才用單列索引和復(fù)合索引，盡可能的縮小索引的范圍，以提高查詢速度。
二、范式設(shè)計(jì)
范式是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中一種數(shù)據(jù)規(guī)范化技術(shù)，旨在優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的性能、存儲空間和數(shù)據(jù)同步。范式化設(shè)計(jì)能夠降低數(shù)據(jù)重復(fù)的程度，減少冗余數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)存儲和查詢效率。目前，常用的范式化設(shè)計(jì)有1NF、2NF、3NF、BCNF和4NF。對于數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)來說，至少應(yīng)滿足第三范式。
1.之一范式(1NF)
之一范式指數(shù)據(jù)的每個(gè)單元都是不可分的。也就是說，每個(gè)單元中只能存在不可分的項(xiàng)。一個(gè)關(guān)系模式如果滿足之一范式的要求，那么它就是規(guī)范化的。在之一范式中，每個(gè)不可分?jǐn)?shù)值在關(guān)系模式中只出現(xiàn)一次，通過表中的主碼來保證數(shù)據(jù)的唯一性。
2.第二范式(2NF)
第二范式要求一個(gè)關(guān)系模式必須滿足之一范式，并且每一個(gè)非主屬性都完全依賴于主碼。也就是說，如果關(guān)系模式中包含主鍵的部分信息，那么這些信息應(yīng)該被提取為單獨(dú)的關(guān)系模式。
3.第三范式(3NF)
第三范式要求一個(gè)關(guān)系模式必須滿足第二范式，同時(shí)非主屬性之間不能存在傳遞依賴關(guān)系。也就是說，關(guān)系模式中不能有主屬性的任意非主屬性依賴于另一個(gè)非主屬性。
4.巴斯-科德范式(BCNF)
BCNF范式也稱作第三點(diǎn)半范式，要求一個(gè)關(guān)系模式必須滿足第二范式，并且每個(gè)非主屬性都不傳遞依賴于主碼。
5.第四范式(4NF)
第四范式要求一個(gè)關(guān)系模式必須滿足第三范式，并且不存在與主屬性相關(guān)的多值依賴關(guān)系。
范式設(shè)計(jì)通過分解原始數(shù)據(jù)表以減少重復(fù)數(shù)據(jù)、提高存儲效率、加快查詢速度和減少鎖定的資源，將數(shù)據(jù)分成更細(xì)的表，以提高數(shù)據(jù)庫的性能和可維護(hù)性。
：
在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)，需要對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和范式設(shè)計(jì)做到相互協(xié)調(diào)，以達(dá)到更優(yōu)的設(shè)計(jì)效果。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要關(guān)注數(shù)據(jù)的存儲、查找及運(yùn)算，盡可能地減少數(shù)據(jù)冗余；范式設(shè)計(jì)主要關(guān)注數(shù)據(jù)的下潛，以達(dá)到更好的數(shù)據(jù)合理化，合理的范式化設(shè)計(jì)能夠大幅提高數(shù)據(jù)的索引效率，同時(shí)也便于數(shù)據(jù)的擴(kuò)張和維護(hù)。正確的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)能夠使數(shù)據(jù)的存儲、傳輸和檢索變得更加快捷，并且有助于減少數(shù)據(jù)庫沖突和錯(cuò)誤，從而保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
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首先，你說的應(yīng)該是數(shù)據(jù)庫表的范式吧？
之一范式：當(dāng)關(guān)系模式R的所有屬性都不能在分解為更基本的數(shù)據(jù)單位時(shí)，稱R是滿足之一范式的，簡液畝旦記為1NF。滿足之一范式是關(guān)系模式規(guī)范化的更低要
求，否則，將有很多基本操作在這樣的關(guān)系模式中實(shí)現(xiàn)不了。
第二范式：如果關(guān)系模式R滿足之一范式，并且R得所有非主屬性都完全依賴于R的每一個(gè)候選耐謹(jǐn)關(guān)鍵屬性，稱R滿足第二范式，簡記為2NF。
第三范式
：設(shè)R是一個(gè)滿足之一范式條件的關(guān)系模式，X是R的任意屬性集，如果X非傳遞依賴于R的任意一個(gè)候選關(guān)鍵字，稱R滿足第三范式，鬧擾簡記為3NF.
具體的例子，可以看
數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)三大范式
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關(guān)于數(shù)據(jù)庫三大設(shè)計(jì)范式淺析
為了建立冗余較小、結(jié)構(gòu)合理的數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫時(shí)必須遵循一定的規(guī)則。在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中這種規(guī)則就稱為范式。范式是符合某一種設(shè)計(jì)要求的總結(jié)。要想設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，必須滿足一定的范式。
真斗扒拆正要明白”范式（NF）”是什么意思，首先看下教材中的定義，范式是“符合某一種級別的關(guān)系模式的，表示一個(gè)關(guān)系內(nèi)部各屬性之間的聯(lián)系的合理化程度”。實(shí)際上可以把它粗略地理解為一張數(shù)據(jù)表的表結(jié)構(gòu)所符合的某種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的級別。就像家里裝修買建材，最環(huán)保的是E0級，其次是E1級，還有E2級等等。數(shù)據(jù)庫范式也分為1NF，2NF，3NF，BCNF，4NF，5NF。一般在我們設(shè)計(jì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的時(shí)候，最多考慮到BCNF就夠。符合高一級范式的設(shè)計(jì)，必定符合低一級范式，例如符合2NF的關(guān)系模式，必定符合1NF。
在實(shí)際開發(fā)中最為常見的設(shè)計(jì)范式有三個(gè)：
首先是之一范式（1NF）。
符合1NF的關(guān)系（你可以理解為數(shù)據(jù)表。“關(guān)系”和“關(guān)系模式”的區(qū)別，類似于面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中”類“與”對象“的區(qū)別?！标P(guān)系“是”關(guān)系模式“的一個(gè)實(shí)例，你可以把”關(guān)系”理解為此和一張帶數(shù)據(jù)的表，而“關(guān)系模式”是這張數(shù)據(jù)表的表結(jié)構(gòu)。1NF的定義為：符合1NF的關(guān)系中的每個(gè)屬性都不可再分。表1所示的情況，就不符合1NF的要求。
表1
實(shí)際上，1NF是所有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的最基本要求，你在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS），例如SQL Server，Oracle，MySQL中創(chuàng)建數(shù)據(jù)表的時(shí)候，如果數(shù)據(jù)表的設(shè)計(jì)不符合這個(gè)最基本的要求，那么操作一定是不能成功的。也就是說，只要在RDBMS中已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)表，一定是符合1NF的。如果我們要在RDBMS中表現(xiàn)表中的數(shù)據(jù)，就得設(shè)計(jì)為表2的形式：表2
表2
但是僅僅符合1NF的設(shè)計(jì)，仍然會存在數(shù)據(jù)冗余過大，插入異常，刪除異常，修改異常的問題，例如對于表3中的設(shè)計(jì)：
每一名學(xué)生的學(xué)號、姓名、系名、系主任這些數(shù)據(jù)重復(fù)多次。每個(gè)系與對應(yīng)的系主任的數(shù)據(jù)也重復(fù)多次——數(shù)據(jù)冗余過大
假如學(xué)校新建了一個(gè)系，但是暫時(shí)還沒有招收任何學(xué)生（比如3月份就新建了，但要等到8月份才招生），那么是無法將系名與系主任的數(shù)據(jù)單獨(dú)地添加到數(shù)據(jù)表中去的 —-—插入異常
假如將某個(gè)系中所有學(xué)生相關(guān)的記錄都刪除，那么所有系與系主任的數(shù)據(jù)也就隨之消失了（一個(gè)系所有學(xué)生都沒有了，并不表示這個(gè)系就沒有了）?！?jiǎng)h除異常
假如李小明轉(zhuǎn)系到法律系，那么為了保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的一致性，需要修改三條記錄中系與系主任的數(shù)據(jù)?！薷漠惓?。
正因?yàn)閮H符合1NF的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)存在著這樣空棗那樣的問題，我們需要提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，去掉導(dǎo)致上述四種問題的因素，使其符合更高一級的范式（2NF），這就是所謂的“規(guī)范化”。
第二范式
第二范式在之一范式的基礎(chǔ)之上更進(jìn)一層。是指2NF在1NF的基礎(chǔ)之上，消除了非主屬性對于碼的部分函數(shù)依賴。
函數(shù)依賴：若在一張表中，在屬性（或?qū)傩越M）X的值確定的情況下，必定能確定屬性Y的值，那么就可以說Y函數(shù)依賴于X，寫作 X → Y。
表中的函數(shù)依賴關(guān)系例如：
系名 → 系主任
學(xué)號 → 系主任
（學(xué)號，課名） → 分?jǐn)?shù)
但以下函數(shù)依賴關(guān)系則不成立：
學(xué)號 → 課名
學(xué)號 → 分?jǐn)?shù)
課名 → 系主任
（學(xué)號，課名） → 姓名
碼:假如當(dāng) K 確定的情況下，該表除 K 之外的所有屬性的值也就隨之確定，那么 K 就是碼。碼也可以理解為主鍵。
第二范式需要確保數(shù)據(jù)庫表中的每一列都和主鍵相關(guān)，而不能只與主鍵的某一部分相關(guān)（主要針對聯(lián)合主鍵而言）。也就是說在一個(gè)數(shù)據(jù)庫表中，一個(gè)表中只能保存一種數(shù)據(jù)，不可以把多種數(shù)據(jù)保存在同一張數(shù)據(jù)庫表中。
比如要設(shè)計(jì)一個(gè)訂單信息表，因?yàn)橛唵沃锌赡軙卸喾N商品，所以要將訂單編號和商品編號作為數(shù)據(jù)庫表的聯(lián)合主鍵，如下表所示。
訂單信息表
這樣就產(chǎn)生一個(gè)問題：這個(gè)表中是以訂單編號和商品編號作為聯(lián)合主鍵。這樣在該表中商品名稱、單位、商品價(jià)格等信息不與該表的主鍵相關(guān)，而僅僅是與商品編號相關(guān)。所以在這里違反了第二范式的設(shè)計(jì)原則。
而如果把這個(gè)訂單信息表進(jìn)行拆分，把商品信息分離到另一個(gè)表中，把訂單項(xiàng)目表也分離到另一個(gè)表中，就非常完美了。如下所示。
訂單信息表
訂單項(xiàng)目表
商品信息表
這樣設(shè)計(jì)，在很大程度上減小了數(shù)據(jù)庫的冗余。如果要獲取訂單的商品信息，使用商品編號到商品信息表中查詢即可。
因此可以總結(jié)判斷的方法是：
之一步：找出數(shù)據(jù)表中所有的碼。
第二步：根據(jù)之一步所得到的碼，找出所有的主屬性。
第三步：數(shù)據(jù)表中，除去所有的主屬性，剩下的就都是非主屬性了。
第四步：查看是否存在非主屬性對碼的部分函數(shù)依賴。
第三范式
3NF在2NF的基礎(chǔ)之上，消除了非主屬性對于碼的傳遞函數(shù)依賴。也就是說， 如果存在非主屬性對于碼的傳遞函數(shù)依賴，則不符合3NF的要求。
則就是第三范式需要確保數(shù)據(jù)表中的每一列數(shù)據(jù)都和主鍵直接相關(guān)，而不能間接相關(guān)。
比如在設(shè)計(jì)一個(gè)訂單數(shù)據(jù)表的時(shí)候，可以將客戶編號作為一個(gè)外鍵和訂單表建立相應(yīng)的關(guān)系。而不可以在訂單表中添加關(guān)于客戶其它信息（比如姓名、所屬公司等）的字段。如下面這兩個(gè)表所示的設(shè)計(jì)就是一個(gè)滿足第三范式的數(shù)據(jù)庫表。
訂單信息表
客戶信息表
這樣在查詢訂單信息的時(shí)候，就可以使用客戶編號來引用客戶信息表中的記錄，也不必在訂單信息表中多次輸入客戶信息的內(nèi)容，減小了數(shù)據(jù)冗余。
由此可見，符合3NF要求的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，基本上解決了數(shù)據(jù)冗余過大，插入異常，修改異常，刪除異常的問題。當(dāng)然，在實(shí)際中，往往為了性能上或者應(yīng)對擴(kuò)展的需要，經(jīng)常 做到2NF或者1NF，但是作為數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員，至少應(yīng)該知道，3NF的要求是怎樣的。
關(guān)于數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和范式的介紹到此就結(jié)束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關(guān)注本站。
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本文標(biāo)題：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)與范式解析(數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和范式)
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