数据库之十 三大范式

2024-02-01 01:44
文章标签 三大 数据库 范式 之十

本文主要是介绍数据库之十 三大范式，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

【零】序

【1】范式分类

  • 数据库范式中，最为人所知的有三大范式（1NF、2NF、3NF）
  • 但除此之外也有一些其他设计规范，如第四范式(4NF）、第五范式：完美范式（5NF）、巴斯-科德范式（BCNF）以及反范式设计。

【2】三大范式

  • 范式(Normal Form)是设计数据库时要遵守的一些原则。
  • 数据库的三大范式是递进的关系，也就是后续的范式都基于前一个范式的基础上推行。比如，第二范式必须建立在第一范式的基础之上，如果设计的库表第一范式都不满足，那定然是无法满足第二范式的。

【一】第一范式（1NF）

【1】说明

  • 原子性、原子性、原子性、

  • 即每一列都是不可分割的原子数据项

【2】举例

（1）改前
  • 让我们来看看这个订单表
# 创建表
drop table if exists order_form;
create table if not exists order_form(
order_id int auto_increment primary key,
user_info varchar(255),
goods_info varchar(255),
order_info varchar(255),
total_prices float
);

# 插入数据
insert order_form(user_info, goods_info, order_info, total_prices) values
('bruce, beijing', 'phone, 1200', '5, 2022-12-12', 6000),
('tom, shanghai', 'computer, 5555', '10, 2022-12-15', 55550),
('lily, shanghai', 'laptop, 1000', '11, 2022-11-15', 11000),
('lala, beijing', 'phone, 1200', '8, 2022-12-15', 9600),
('lany, shanghai', 'computer, 5555', '6, 2022-11-15', 33330);
  • 查看表内容
select * from order_form;

+----------+----------------+----------------+----------------+--------------+
| order_id | user_info      | goods_info     | order_info     | total_prices |
+----------+----------------+----------------+----------------+--------------+
|        1 | bruce, beijing | phone, 1200    | 5, 2022-12-12  |         6000 |
|        2 | tom, shanghai  | computer, 5555 | 10, 2022-12-15 |        55550 |
|        3 | lily, shanghai | laptop, 1000   | 11, 2022-11-15 |        11000 |
|        4 | lala, beijing  | phone, 1200    | 8, 2022-12-15  |         9600 |
|        5 | lany, shanghai | computer, 5555 | 6, 2022-11-15  |        33330 |
+----------+----------------+----------------+----------------+--------------+
  • 在这个数据表中，很明显可以看出来
    • 用户信息为什么要写在一起呢，完全可以分开写
    • 将user_info这个字段拆写成user_name和user_address
    • 同理商品信息的东西也没必要写在一起
    • 将goods_info这个字段拆写成goods_name和goods_price
    • 同理订单信息也是的
    • 将order_info这个字段拆写成order_num和order_time
（2）改后
  • 按照原子性要求，重新创建表
drop table if exists order_form;
create table if not exists order_form(
order_id int auto_increment primary key,
user_name varchar(255),
user_address varchar(255),
goods_name varchar(255),
goods_price float,
order_num int,
order_date date,
total_prices float
);
  • 重新插入数据
insert into order_form(user_name, user_address, goods_name, goods_price, order_num, order_date, total_prices) VALUES
('bruce', 'beijing', 'phone', 1200, 5, '2022-12-12', 6000),
('tom', 'shanghai', 'computer', 5555, 10, '2022-12-15', 55550),
('lily', 'shanghai', 'laptop', 1000, 11, '2022-11-15', 11000),
('lala', 'beijing', 'phone', 1200, 8, '2022-12-15', 9600),
('lany', 'shanghai', 'computer', 5555, 6, '2022-11-15', 33330);
  • 查看数据
+----------+-----------+--------------+------------+-------------+-----------+------------+--------------+
| order_id | user_name | user_address | goods_name | goods_price | order_num | order_date | total_prices |
+----------+-----------+--------------+------------+-------------+-----------+------------+--------------+
|        1 | bruce     | beijing      | phone      |        1200 |         5 | 2022-12-12 |         6000 |
|        2 | tom       | shanghai     | computer   |        5555 |        10 | 2022-12-15 |        55550 |
|        3 | lily      | shanghai     | laptop     |        1000 |        11 | 2022-11-15 |        11000 |
|        4 | lala      | beijing      | phone      |        1200 |         8 | 2022-12-15 |         9600 |
|        5 | lany      | shanghai     | computer   |        5555 |         6 | 2022-11-15 |        33330 |
+----------+-----------+--------------+------------+-------------+-----------+------------+--------------+
  • 这样就满足了原子性要求，看着也舒服了很多

【二】第二范式（2NF）

【1】说明

  • 完全依赖、完全依赖、完全依赖、

  • 第二范式要求在第一范式的基础上，表中的每一列都必须完全依赖于全部主键，而不是部分主键

【2】举例

（1）改前分析
  • 上面的第一范式还是很好理解的
  • 我们在分析分析这个第二范式
  • 在这个订单表中，用户的地址和订编号是完全依赖的吗
    • 看这并不需要，我们订单锁定用户名字就可以了
  • 同理商品信息呢，也是一样的
  • 所以我们可以创建三个表
    • 用户表：用户id，用户名字，用户地址
    • 商品表：商品id, 商品名字，商品价格
    • 订单表：订单id，用户id，商品id，商品数量，总价格
（2）改后
  • 按照完全依赖性要求，重新创建表
# 订单表
drop table if exists orders;
create table if not exists orders (order_id int auto_increment primary key,user_id int,goods_id int,order_num int,order_date date,total_prices float
);

# 用户表
drop table if exists users;
create table if not exists users (user_id int auto_increment primary key,user_name varchar(255),user_address varchar(255)
);

# 商品表
drop table if exists goods;
create table if not exists goods (goods_id int auto_increment primary key,goods_name varchar(255),goods_price float
);
  • 将原来的内容去重插入新表
# 用户表
insert into users(user_name, user_address) 
select distinct user_name, user_address from order_form;
# 商品表
insert into goods(goods_name, goods_price) 
select distinct goods_name, goods_price from order_form;

# 订单表
insert into orders(user_id, goods_id, order_num, order_date, total_prices) 
select users.user_id, goods.goods_id, order_form.order_num, order_form.order_date, order_form.total_prices 
from order_form 
join users on order_form.user_name = users.user_name and order_form.user_address = users.user_address 
join goods on order_form.goods_name = goods.goods_name and order_form.goods_price = goods.goods_price;
  • 查看数据
select * from users;
# 用户表
+---------+-----------+--------------+
| user_id | user_name | user_address |
+---------+-----------+--------------+
|       1 | bruce     | beijing      |
|       2 | tom       | shanghai     |
|       3 | lily      | shanghai     |
|       4 | lala      | beijing      |
|       5 | lany      | shanghai     |
+---------+-----------+--------------+

select * from goods;
# 商品表
+----------+------------+-------------+
| goods_id | goods_name | goods_price |
+----------+------------+-------------+
|        1 | phone      |        1200 |
|        2 | computer   |        5555 |
|        3 | laptop     |        1000 |
+----------+------------+-------------+

select * from orders;
# 订单表
+----------+---------+----------+-----------+------------+--------------+
| order_id | user_id | goods_id | order_num | order_date | total_prices |
+----------+---------+----------+-----------+------------+--------------+
|        1 |       1 |        1 |         5 | 2022-12-12 |         6000 |
|        2 |       2 |        2 |        10 | 2022-12-15 |        55550 |
|        3 |       3 |        3 |        11 | 2022-11-15 |        11000 |
|        4 |       4 |        1 |         8 | 2022-12-15 |         9600 |
|        5 |       5 |        2 |         6 | 2022-11-15 |        33330 |
+----------+---------+----------+-----------+------------+--------------+
  • 以上内容就满足第二范式的完全依赖要求

【三】第三范式（3NF）

【1】说明

  • 非传递依赖、非传递依赖、非传递依赖、

  • 表中的每一列都必须直接依赖于主键，而不能传递依赖

【2】举例

（1）改前
  • 再让我们看看订单表
select * from orders;
# 订单表
+----------+---------+----------+-----------+------------+--------------+
| order_id | user_id | goods_id | order_num | order_date | total_prices |
+----------+---------+----------+-----------+------------+--------------+
|        1 |       1 |        1 |         5 | 2022-12-12 |         6000 |
|        2 |       2 |        2 |        10 | 2022-12-15 |        55550 |
|        3 |       3 |        3 |        11 | 2022-11-15 |        11000 |
|        4 |       4 |        1 |         8 | 2022-12-15 |         9600 |
|        5 |       5 |        2 |         6 | 2022-11-15 |        33330 |
+----------+---------+----------+-----------+------------+--------------+
  • total_price字段，这个字段是goods_price（在goods表中）和orders表的order_num的乘积。
  • 这样，total_price就会依赖于非主键字段goods_price和order_num，违反第三范式。
（2）改后

  • 这里的修改很简单

  • 为了满足第三范式，我们直接移除这个total_price字段姐可以

  • 毕竟它可以通过其他字段得出

alter table orders drop column total_prices;
  • 重新查看订单表
+----------+---------+----------+-----------+------------+
| order_id | user_id | goods_id | order_num | order_date |
+----------+---------+----------+-----------+------------+
|        1 |       1 |        1 |         5 | 2022-12-12 |
|        2 |       2 |        2 |        10 | 2022-12-15 |
|        3 |       3 |        3 |        11 | 2022-11-15 |
|        4 |       4 |        1 |         8 | 2022-12-15 |
|        5 |       5 |        2 |         6 | 2022-11-15 |
+----------+---------+----------+-----------+------------+
  • 这样所有的表就都满足了三大范式要求

【四】总结

【1】三大范式

  1. 第一范式（1NF）：
    • 确保原子性
    • 每一列都是不可分割的原子数据项
  2. 第二范式（2NF）：
    • 确保完全依赖
    • 每一列都必须完全依赖于全部主键
  3. 第三范式（3NF）：
    • 确保非传递依赖
    • 每一列都必须直接依赖于主键

【2】必要性讨论

  • 虽然遵循三范式的数据库设计可能会导致表的数量增加，但这并不意味着设计过程更加复杂或麻烦。实际上，如果不遵循这些范式，可能会导致以下问题：

    1. 数据冗余：如果不遵循范式，一张表可能包含大量重复的数据。
    2. 表结构臃肿：如果一张表包含多种业务属性，那么这张表可能会变得非常大，不易于操作和管理。
    3. 更新困难：如果表中的数据存在依赖关系，那么更新一部分数据可能需要修改大量的记录。

  • 因此，遵循三范式的数据库设计可以使表结构更加优雅，提高数据库的灵活性和可维护性。

这篇关于数据库之十 三大范式的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/665705。

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