三十九章 数据库三范式

范式应用实例

下面以一个学校的学生系统为例分析说明，这几个范式的应用。
第一范式（1NF）
数据库表中的字段都是单一属性的，不可再分。这个单一属性由基本类型构成，包括整型、实数、字符型、逻辑型、日期型等。在当前的任何关系数据库管理系统（DBMS）中，傻瓜也不可能做出不符合第一范式的数据库，因为这些DBMS不允许你把数据库表的一列再分成二列或多列。因此，你想在现有的DBMS中设计出不符合第一范式的数据库都是不可能的。
首先我们确定一下要设计的内容包括那些。学号、学生姓名、年龄、性别、课程名称、课程学分、系别、学科成绩，系办地址、系办电话等信息。为了简单我们暂时只考虑这些字段信息。我们对于这些信息，所关心的问题有如下几个方面。
学生有那些基本信息？
学生选了那些课，成绩是什么？
每个课的学分是多少？
学生属于那个系，系的基本信息是什么？
第二范式（2NF）
首先我们考虑，把所有这些信息放到一个表中（学号，学生姓名、年龄、性别、课程、课程学分、系别、学科成绩，系办地址、系办电话）下面存在如下的依赖关系。
(学号, 课程名称) (姓名, 年龄, 成绩, 学分)
问题分析
因此不满足第二范式的要求，会产生如下问题：
数据冗余：同一门课程由n个学生选修，"学分"就重复n-1次；同一个学生选修了m门课程，姓名和年龄就重复了m-1次。
更新异常：
1）若调整了某门课程的学分，数据表中所有行的"学分"值都要更新，否则会出现同一门课程学分不同的情况。
2）假设要开设一门新的课程，暂时还没有人选修。这样，由于还没有"学号"关键字，课程名称和学分也无法记录入数据库。
删除异常 ：假设一批学生已经完成课程的选修，这些选修记录就应该从数据库表中删除。但是，与此同时，课程名称和学分信息也被删除了。很显然，这也会导致插入异常。
解决方案
把选课关系表SelectCourse改为如下三个表：
学生：Student（学号，姓名，年龄，性别，系别，系办地址、系办电话）；
课程：Course（课程名称,学分）；
选课关系：SelectCourse（学号，课程名称，成绩）。
第三范式（3NF）
接着看上面的学生表Student（学号，姓名，年龄，性别，系别，系办地址、系办电话），关键字为单一关键字"学号"，因为存在如下决定关系：
（学号） （姓名，年龄，性别，系别，系办地址、系办电话
但是还存在下面的决定关系：
（学号） (系别）（系办地点，系办电话）
即存在非关键字段"系办地点"、"系办电话"对关键字段"学号"的传递函数依赖。
它也会存在数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常的情况。
根据第三范式把学生关系表分为如下两个表就可以满足第三范式了：
学生：（学号，姓名，年龄，性别，系别）；
系别：（系别，系办地址、系办电话）。
上面的数据库表就是符合I，Ⅱ，Ⅲ范式的，消除了数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常。