數(shù)據(jù)庫設(shè)計范式

什么是范式：范式， 英文名稱是 Normal Form，它是英國人 E.F.Codd（關(guān)系數(shù)據(jù)庫的老祖宗）在上個世紀70年代提出關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型后總結(jié)出來的，范式是關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論的基礎(chǔ)，也是我們在設(shè)計數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)過程中所要遵循的規(guī)則和指導方法，簡言之就是，數(shù)據(jù)庫設(shè)計對數(shù)據(jù)的存儲性能，還有開發(fā)人員對數(shù)據(jù)的操作都有莫大的關(guān)系。所以建立科學的，規(guī)范的的數(shù)據(jù)庫是需要滿足一些規(guī)范的來優(yōu)化數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲方式。在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中這些規(guī)范就可以稱為范式。

什么是三大范式：

第一范式：當關(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，稱R是滿足第一范式的，簡記為1NF。滿足第一范式是關(guān)系模式規(guī)范化的最低要

求，否則，將有很多基本操作在這樣的關(guān)系模式中實現(xiàn)不了。

第二范式：如果關(guān)系模式R滿足第一范式，并且R得所有非主屬性都完全依賴于R的每一個候選關(guān)鍵屬性，稱R滿足第二范式，簡記為2NF。

第三范式：設(shè)R是一個滿足第一范式條件的關(guān)系模式，X是R的任意屬性集，如果X非傳遞依賴于R的任意一個候選關(guān)鍵字，稱R滿足第三范式，簡記為3NF.

注：關(guān)系實質(zhì)上是一張二維表，其中每一行是一個元組，每一列是一個屬性

理解三大范式

第一范式

   1、每一列屬性都是不可再分的屬性值，確保每一列的原子性

   2、兩列的屬性相近或相似或一樣，盡量合并屬性一樣的列，確保不產(chǎn)生冗余數(shù)據(jù)。

如果需求知道那個省那個市并按其分類，那么顯然第一個表格是不容易滿足需求的，也不符合第一范式。

顯然第一個表結(jié)構(gòu)不但不能滿足足夠多物品的要求，還會在物品少時產(chǎn)生冗余。也是不符合第一范式的。

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)庫表滿足了第一范式。

第一范式的合理遵循需要根據(jù)系統(tǒng)的實際需求來定。比如某些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中需要用到“地址”這個屬性，本來直接將“地址”屬性設(shè)計成一個數(shù)據(jù)庫表的字段就行。但是如果系統(tǒng)經(jīng)常會訪問“地址”屬性中的“城市”部分，那么就非要將“地址”這個屬性重新拆分為省份、城市、詳細地址等多個部分進行存儲，這樣在對地址中某一部分操作的時候?qū)⒎浅７奖?。這樣設(shè)計才算滿足了數(shù)據(jù)庫的第一范式，如下表所示。

上表所示的用戶信息遵循了第一范式的要求，這樣在對用戶使用城市進行分類的時候就非常方便，也提高了數(shù)據(jù)庫的性能。

第二范式

每一行的數(shù)據(jù)只能與其中一列相關(guān)，即一行數(shù)據(jù)只做一件事。只要數(shù)據(jù)列中出現(xiàn)數(shù)據(jù)重復，就要把表拆分開來。

一個人同時訂幾個房間，就會出來一個訂單號多條數(shù)據(jù)，這樣子聯(lián)系人都是重復的，就會造成數(shù)據(jù)冗余。我們應該把他拆開來。

這樣便實現(xiàn)啦一條數(shù)據(jù)做一件事，不摻雜復雜的關(guān)系邏輯。同時對表數(shù)據(jù)的更新維護也更易操作。

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）。也就是說在一個數(shù)據(jù)庫表中，一個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)計一個訂單信息表，因為訂單中可能會有多種商品，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)生一個問題：這個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)計原則。

而如果把這個訂單信息表進行拆分，把商品信息分離到另一個表中，把訂單項目表也分離到另一個表中，就非常完美了。如下所示。

這樣設(shè)計，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。

第三范式

 數(shù)據(jù)不能存在傳遞關(guān)系，即沒個屬性都跟主鍵有直接關(guān)系而不是間接關(guān)系。像：a-->b-->c  屬性之間含有這樣的關(guān)系，是不符合第三范式的。

比如Student表（學號，姓名，年齡，性別，所在院校，院校地址，院校電話）

這樣一個表結(jié)構(gòu)，就存在上述關(guān)系。 學號--> 所在院校 --> (院校地址，院校電話)

這樣的表結(jié)構(gòu)，我們應該拆開來，如下。

（學號，姓名，年齡，性別，所在院校）--（所在院校，院校地址，院校電話）

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)計一個訂單數(shù)據(jù)表的時候，可以將客戶編號作為一個外鍵和訂單表建立相應的關(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。如下面這兩個表所示的設(shè)計就是一個滿足第三范式的數(shù)據(jù)庫表。

這樣在查詢訂單信息的時候，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。

最后：

三大范式只是一般設(shè)計數(shù)據(jù)庫的基本理念，可以建立冗余較小、結(jié)構(gòu)合理的數(shù)據(jù)庫。如果有特殊情況，當然要特殊對待，數(shù)據(jù)庫設(shè)計最重要的是看需求跟性能，需求>性能>表結(jié)構(gòu)。所以不能一味的去追求范式建立數(shù)據(jù)庫。

注意事項：

1.第二范式與第三范式的本質(zhì)區(qū)別：在于有沒有分出兩張表。

第二范式是說一張表中包含了多種不同實體的屬性，那么必須要分成多張表，第三范式是要求已經(jīng)分好了多張表的話，一張表中只能有另一張標的ID，而不能有其他任何信息，（其他任何信息，一律用主鍵在另一張表中查詢）。

2.必須先滿足第一范式才能滿足第二范式，必須同時滿足第一第二范式才能滿足第三范式。

二：數(shù)據(jù)庫中的五大約束：

數(shù)據(jù)庫中的五大約束包括：

1.主鍵約束（Primay Key Coustraint） 唯一性，非空性；

2.唯一約束 （Unique Counstraint）唯一性，可以空，但只能有一個；

3.默認約束 (Default Counstraint) 該數(shù)據(jù)的默認值；

4.外鍵約束 (Foreign Key Counstraint) 需要建立兩表間的關(guān)系；

5.非空約束（Not Null Counstraint）:設(shè)置非空約束，該字段不能為空。

詳細介紹：

（1）[外鍵約束 (Foreign Key Counstraint) ]
1.設(shè)置外鍵的注意事項：
　?、伲褐挥蠭NNODB的數(shù)據(jù)庫引擎支持外鍵，修改my.ini文件設(shè)置default-storage-engine=INNODB；
　?、冢和怄I與參照列的數(shù)據(jù)類型必須相同。（數(shù)值型要求長度和無符號都相同，字符串要求類型相同，長度可以不同）；
　?、郏涸O(shè)置外鍵的字段必須要有索引，如果沒有索引，設(shè)置外鍵時會自動生成一個索引；

2.設(shè)置外鍵的語法：
[CONSTRAINT 外鍵名] FOREIGN KEY(外鍵字段) REFERENCES 參照表(參照字段)；
[ON DELETE SET NULL ON UPDATE CASCADE] -- 設(shè)置操作完整。

3、外鍵約束的參照操作：
當對參照表的參照字段進行刪除或更新時，外鍵表中的外鍵如何應對。
參照操作可選值：
　　RESTRICT: 拒絕對參照字段的刪除或修改（默認）；
　　NO ACTION:與RESTRICT相同，但這個指令只在MySql生效；
　　CASCADE:  刪除或更新參照表的參照字段時，外鍵表的記錄同步刪除或更新；
　　SET NULL: 刪除刪除或更新參照表的參照字段時，外鍵表的外鍵設(shè)為NULL (此時外鍵不能設(shè)置為NOT NULL)。

（2）[主鍵約束]（Primay Key Coustraint） 
1.主鍵的注意事項：主鍵默認非空，默認唯一性約束，只有主鍵可以設(shè)置自動增長（主鍵不一定自增，自增一定是主鍵）。
2.設(shè)置主鍵的方式：

　?、伲涸诙x列時設(shè)置：id     INT UNSIGNED PRIMARY KEY。
　　②：在列定義完成后設(shè)置：PRIMARY KEY(id)。

其他約束沒有特殊要求因此不做解釋。

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