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在當(dāng)今的信息時(shí)代中，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經(jīng)成為了商業(yè)應(yīng)用中不可或缺的一部分。而在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，范式設(shè)計(jì)被廣泛應(yīng)用，并被認(rèn)為是提高數(shù)據(jù)庫管理的效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要手段。本文將從范式設(shè)計(jì)的定義、分類、重要性以及不足四個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)闡述，以期深入探索數(shù)據(jù)庫范式設(shè)計(jì)的真正價(jià)值和限制。
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一、范式設(shè)計(jì)的定義和分類
范式設(shè)計(jì)是指將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按照一定規(guī)則進(jìn)行分類和組織的一種方法，以改善數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、更新等性能。在范式設(shè)計(jì)中，通過將數(shù)據(jù)分離成多個(gè)相關(guān)性較低的表格，并消除表格之間的冗余信息，以提高數(shù)據(jù)庫的規(guī)范性和靈活性。
根據(jù)數(shù)據(jù)范式的等級(jí)劃分，可以將范式設(shè)計(jì)分為之一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）和協(xié)同范式（BCNF）等不同階段。1NF要求表中的每個(gè)字段都必須是不可再分的原子值；2NF要求表中的每個(gè)非主鍵字段都必須完全依賴于主鍵；3NF則要求表格中的每個(gè)非主鍵字段都必須依賴于主鍵或其他非主鍵字段；而BCNF則進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了表格的互斥性。
二、范式設(shè)計(jì)的重要性
范式設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)庫管理中具有重要的作用，能夠幫助開發(fā)人員更好地管理和處理數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和規(guī)范化程度，從而優(yōu)化數(shù)據(jù)庫管理的效率和可靠性。
1.提高數(shù)據(jù)質(zhì)量
范式設(shè)計(jì)通過分離表格，消除數(shù)據(jù)冗余和重復(fù)，降低數(shù)據(jù)的冗余和重復(fù)，有效地提高了數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。這樣的數(shù)據(jù)處理方式可以極大地減少錯(cuò)誤的發(fā)生，為數(shù)據(jù)分析和處理提供了優(yōu)良的基礎(chǔ)。
2.提高數(shù)據(jù)查詢性能
范式設(shè)計(jì)通過使表格分離成小而相對(duì)獨(dú)立的單元，可以采用較小的查詢語句來快速訪問特定數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)查詢的性能。此外，范式設(shè)計(jì)還可以減少表格之間的耦合，使得查詢的語句更加簡(jiǎn)潔，同時(shí)還可以提升索引的效率，更加高效地訪問數(shù)據(jù)。
3.提高數(shù)據(jù)的安全性
范式設(shè)計(jì)可以幫助開發(fā)人員更加容易地控制數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限和保護(hù)數(shù)據(jù)的安全性。通過利用范式設(shè)計(jì)來限制用戶對(duì)不相關(guān)的數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限，可以有效地防止非法用戶訪問敏感數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行未授權(quán)的更改操作。
三、范式設(shè)計(jì)的不足
盡管范式設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)庫管理中起了積極的作用，但是范式設(shè)計(jì)也存在一些不足和限制，這些限制使得范式設(shè)計(jì)并不適用于所有的情況，因此需要開發(fā)人員根據(jù)業(yè)務(wù)需求和實(shí)際情況來選擇是否采用范式設(shè)計(jì)。
1.空間限制
在范式設(shè)計(jì)中，表格之間可以存放大量的重復(fù)數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)冗余所需的存儲(chǔ)空間也會(huì)相應(yīng)地增加。而數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的存儲(chǔ)空間是有成本的，所以對(duì)于需要大量存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的場(chǎng)景，范式設(shè)計(jì)并不適用。
2.性能限制
在數(shù)據(jù)處理過程中，范式設(shè)計(jì)需要多個(gè)數(shù)據(jù)表之間進(jìn)行復(fù)雜的查詢操作，會(huì)影響數(shù)據(jù)處理的效率。對(duì)于高并發(fā)和大數(shù)據(jù)處理需求的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，范式設(shè)計(jì)可能會(huì)成為瓶頸，降低整體的性能表現(xiàn)。
3.難以處理復(fù)雜查詢和關(guān)聯(lián)操作
范式設(shè)計(jì)的主要目的是將數(shù)據(jù)分為多個(gè)表之間，這樣簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)訪問和管理，但在處理復(fù)雜的多表查詢操作和關(guān)聯(lián)操作時(shí)相對(duì)較為困難。此外，表格之間的關(guān)系的建立和維護(hù)也需要更多的開發(fā)工作。
四、結(jié)論
范式設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)庫管理中的一種重要手段，可以提高數(shù)據(jù)管理的效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量。正如本文所分析的，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)，范式設(shè)計(jì)的應(yīng)用并非一成不變，而需根據(jù)實(shí)際需求的復(fù)雜度、數(shù)據(jù)規(guī)模和查詢操作的性能，來選擇更優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。作為開發(fā)人員，我們要在提升數(shù)據(jù)管理效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量之間做出權(quán)衡，選擇合適的范式設(shè)計(jì)方案，以更好地滿足業(yè)務(wù)的需求。
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詳細(xì)說明數(shù)據(jù)庫規(guī)范的三個(gè)范式 ??
第三范式的要求如下：，每一列只有一個(gè)值，每一行都能區(qū)分。，每一個(gè)表都不包含其他表已經(jīng)包含的非主關(guān)鍵字信息。實(shí)質(zhì)上，設(shè)計(jì)范式用很形象、很簡(jiǎn)潔的話語就能說清楚。這里將對(duì)范式進(jìn)行通俗地說明，以一個(gè)簡(jiǎn)單論壇的數(shù)據(jù)庫為例講解怎么樣將這些范式應(yīng)用于實(shí)際工程.范式說明之一范式（1NF）：數(shù)據(jù)庫表中的字段都是單一屬性的，不可再分。這個(gè)單一屬性由基本類型構(gòu)成，包括整型、實(shí)數(shù)、字符型、邏輯型、日期型等。 例如，符合之一范式： 字段1 字段2 字段3 字段 不符合之一范式： 字液豎段1 字段2 字段3 字段 字段3.1 字段3.很顯然，在當(dāng)前的任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）中，傻瓜也不可能做出不符合之一范式的數(shù)據(jù)庫，因?yàn)檫@些DBMS不允許你把數(shù)據(jù)庫表的一列再分成二列或多列。因此，你想在現(xiàn)有的DBMS中設(shè)計(jì)出不符合之一范式的數(shù)據(jù)庫都是不可能的。第二范式（2NF）：數(shù)據(jù)庫表中不存在非關(guān)鍵字段對(duì)任一候選關(guān)鍵字段的部分函數(shù)依賴（部分函數(shù)依賴指的是存在組合關(guān)鍵字中的某些字段決定非關(guān)鍵字段的情況），也即所有非關(guān)鍵字段都完全依賴于任意一組候選關(guān)鍵字。 假定選課關(guān)系表為SelectCourse(學(xué)號(hào), 姓名, 年齡, 課程名稱, 成績(jī), 學(xué)分)， 關(guān)鍵字為組合關(guān)鍵字(學(xué)號(hào), 課程名稱)，因?yàn)榇嬖谌缦聸Q定關(guān)系：(學(xué)號(hào), 課程名稱) → (姓名, 年齡, 成績(jī), 學(xué)分) 這個(gè)表不滿足第二范式，因?yàn)榇嬖谌缦聸Q定關(guān)系： (課程名稱) → (學(xué)分)(學(xué)號(hào)) → (姓名, 年齡) 即存在組合關(guān)鍵字中凳態(tài)的字段決定非關(guān)鍵字的情況。 由于不符合2NF，這個(gè)選課關(guān)系表會(huì)存在如下問題：(1) 數(shù)據(jù)冗余： 同一門課程由n個(gè)學(xué)生選修，”學(xué)分棗埋源”就重復(fù)n-1次；同一個(gè)學(xué)生選修了m門課程，姓名和年齡就重復(fù)了m-1次。(2) 更新異常： 若調(diào)整了某門課程的學(xué)分，數(shù)據(jù)表中所有行的”學(xué)分”值都要更新，否則會(huì)出現(xiàn)同一門課程學(xué)分不同的情況。
滿足更低程度要求的范式屬于之一范式，簡(jiǎn)稱1NF；在之一范式中進(jìn)一步滿足非野核主屬性對(duì)主屬性完全依賴要求的關(guān)段脊冊(cè)系屬于第二范式，在第二范式中進(jìn)一步滿足非主屬性對(duì)主屬性沒有傳遞依賴要求的關(guān)系屬于第握宏三范式。這些范式是遞進(jìn)的，范式越高、規(guī)范化程度越高。但數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中并不能一味追求高范式，因?yàn)楦叻妒酵馕吨樵冃实慕档停m然冗余減少了，但有時(shí)為了效率，應(yīng)當(dāng)留部分冗余的），因此數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中，往往在效率與冗余中尋找折中或者平衡。
關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系要滿足一定的要求。若關(guān)系滿足不同程度的要求，就稱它屬于不同的范式（Normal Form）。范式也叫關(guān)系范式，因?yàn)榉妒酱嬖谟陉P(guān)系中。范式是關(guān)系模式滿足不同程度的規(guī)范化要求的標(biāo)準(zhǔn)。滿足更低程困敗御度要求的范式屬于之一范式，簡(jiǎn)稱1NF；在之一范式中進(jìn)一步滿足一些要求的關(guān)系屬于第二范式，簡(jiǎn)稱2NF，依次類推，還有3NF、BCNF、4NF、5NF，這些都是關(guān)系范式。
對(duì)關(guān)系模式的屬性間的函數(shù)依賴加以不同的限制就形成了不同的范式。這些范式是遞進(jìn)的，即如果是一個(gè)關(guān)系是1NF的，它比不是1NF的關(guān)系要好；同樣，2NF的關(guān)系比1NF的關(guān)系要好等等，范式越高、規(guī)范化程度越高，關(guān)系模式就越好。
之一范式
定義 設(shè) R 是一個(gè)關(guān)系模式，如果 R 中的每一個(gè)屬性 A 的值域中的每個(gè)值都是不可分解的，則稱 R 是屬于之一范式的，記作 R ∈ 1NF。
例如：在關(guān)系 SA（姓名，工資）中，屬性“工資”還可再分為基本工資，獎(jiǎng)金還有補(bǔ)貼 3 個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，這違背了之一范式中元組的每個(gè)屬性不可再分的原則，所以它不滿足之一范式。
將非之一范式的關(guān)系轉(zhuǎn)換為之一范式的關(guān)系非常簡(jiǎn)單，只需要將所有數(shù)據(jù)項(xiàng)都分解成不可再分的最小數(shù)據(jù)項(xiàng)就可以了。例如上面的關(guān)系改為 SA（姓名，基本工資，獎(jiǎng)金，補(bǔ)貼）即可。
第二范式
定義 如果關(guān)系 R ∈ 1NF，并且 R 中每一個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴于任一個(gè)候選碼，則 R ∈ 2NF。
從定義可以看出，若某個(gè) 1NF 的關(guān)系的主碼只由一個(gè)列組成，那么這個(gè)關(guān)系就是 2NF 關(guān)系。但是，如果主碼是由多個(gè)屬性列共同組成的復(fù)合主碼，并且存在非主屬性對(duì)屬性的部分函數(shù)依賴，則這個(gè)關(guān)系不是 2NF 關(guān)系。
例如：在關(guān)系 SB（學(xué)號(hào)，姓名，系名，系主任，課號(hào)，成績(jī)）中，、
非主屬性“姓名”僅函數(shù)依賴于“學(xué)號(hào)”，也就是“姓名”部分函數(shù)依賴于主碼（學(xué)號(hào)，課號(hào)）而不是完全依賴；
非主屬性“系名”僅函數(shù)依賴于“學(xué)號(hào)”，也就是“系名”部分函數(shù)依賴于主碼（學(xué)號(hào)，課號(hào)）而不是完全依賴；
非主屬性“系主任”僅函數(shù)依賴于“學(xué)號(hào)”，也就是“系主任”部分函數(shù)依賴于主碼（學(xué)號(hào)，課號(hào)）而不是完全依賴。
所以 SB 不滿足第二范式，不是 2NF 關(guān)系?？梢杂媚Ｊ椒纸獾姆椒▽⒎?2NF 的關(guān)系模式分解為多個(gè) 2NF 的關(guān)系模式。去掉部分函數(shù)依賴關(guān)系的分解過程如下：
1. 用組成主碼的屬性枯灶的每一個(gè)子集作為主碼構(gòu)成一個(gè)表。
2. 對(duì)于每個(gè)表，將依賴于此主碼的屬性放置到此表中。汪巖
例如：將 SB 分解為兩個(gè)關(guān)系模式
SC（學(xué)號(hào)，課號(hào)，成績(jī)），主碼為（學(xué)號(hào)，課號(hào)）
SD（學(xué)號(hào)，姓名，系名，系主任），主碼為 學(xué)號(hào)。
第三范式
定義 如果關(guān)系 R ∈ 2NF，并且 R 中每一個(gè)非主屬性對(duì)任何候選碼都不存在傳遞函數(shù)依賴，則 R ∈ 3NF 。
從定義中可以看出，如果存在非主屬性對(duì)主碼的傳遞依賴，則相應(yīng)的關(guān)系模式就不是 3NF。
接著上面的例子，關(guān)系模式 SC 和 SD 均是 2NF 的，但在關(guān)系 SD（學(xué)號(hào)，姓名，系名，系主任）中，存在如下函數(shù)依賴：
學(xué)號(hào) → 系名
系名 → 系主任
系名 －\→ 學(xué)號(hào)
那么，存在著一個(gè)傳遞函數(shù)依賴“學(xué)號(hào) → 系主任”成立。
從上面的分析可以知道，因?yàn)樵?SD 中存在傳遞函數(shù)依賴，所以 SD 不滿足 3NF。因此需要對(duì)其進(jìn)行下一步的分解。去掉傳遞函數(shù)依賴的分解過程如下：
1. 對(duì)于不是候選碼的每個(gè)決定因子，從關(guān)系模式中刪除依賴于該決定因子的屬性。
2. 新建一個(gè)關(guān)系模式，新的關(guān)系模式中應(yīng)包含在原表中所有依賴于該決定因子的屬性。
3. 將決定因子作為新關(guān)系模式的主碼。
例如：將 SD 分解為
SE（學(xué)號(hào)，姓名，系名）
SF（系名，系主任）
這兩個(gè)關(guān)系模式不再存在傳遞依賴，它們均為第三范式。在通常的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中，一般要求要達(dá)到 3NF。3NF 是一個(gè)實(shí)際可用的關(guān)系模式應(yīng)滿足的更低范式。
通坦做俗理解
1、不可分（原子性尺信皮）
2、一表一事（每個(gè)字段都跟主鍵有關(guān)系）
3、直接相關(guān)（每陵差個(gè)字段跟主鍵都是之接相關(guān)而不是間接相關(guān)）
數(shù)據(jù)庫不遵循范式的介紹就聊到這里吧，感謝你花時(shí)間閱讀本站內(nèi)容，更多關(guān)于數(shù)據(jù)庫不遵循范式,深入探索：數(shù)據(jù)庫范式設(shè)計(jì)的重要性與不足,詳細(xì)說明數(shù)據(jù)庫規(guī)范的三個(gè)范式 ??的信息別忘了在本站進(jìn)行查找喔。
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