数据库设计三大范式

一、数据库的设计三范式，也就是数据库设计的三大原则（Normalization）是关系型数据库设计的一种标准化过程，目的是消除冗余数据，提高数据存储的效率和数据查询的性能。它包括第一范式（1NF）、第二范式（2NF）和第三范式（3NF）。

【1】第一范式（1NF）：确保每一列具有原子性，即每一列的数据都是不可分割的。例如，一个订单表格中，每个订单只能有一个订单号，不能存在一列同时存储多个订单号。

    即：    第一范式就是属性不可分割，每个字段都应该是不可再拆分的。

        即每一个字段应该是最小单位，不能被拆分成多个字段，否则它就是可分割的，不符合第一范式。

        比如学生表（Student）中有个字段为姓名（name），在国内的话通常理解都是姓名是一个不可再拆分的单位，这时候就符合第一范式；但是在国外的话还要分为FIRST NAME和LAST NAME，这时候姓名这个字段就是还可以拆分为更小的单位的字段，就不符合第一范式了。

【2】第二范式（2NF）：确保表格中的每一行数据只与该表格的主键有关系，即非主键列必须完全依赖于主键。例如，一个订单表格中，每个订单只能对应一个客户，客户信息不应该存储在订单表格中，而应该单独建立一个客户表格。

 第二范式：是在第一范式的基础上更进一步。第二范式就是要求表中要有主键，表中其他字段都依赖于主键，因此第二范式只要记住主键约束就好了。

        比如在学生表（Student）中，姓名（name）可以作为主键吗？不可以！因为学生的姓名可能会同名，这样就不唯一了。所以需要学号这样的唯一值作为主键才行。

        而表中其他字段都依赖于主键，意思是学生表中 “张三” 同学的年龄和性别等字段，不能存储别人的年龄性别，必须是和他自己相关的。因为张三的学号就决定了，这行记录归张三所有，不能给无关人员使用。

【3】第三范式（3NF）：确保非主键列之间没有传递依赖关系，即不存在一个非主键列依赖于另一个非主键列。例如，一个订单表格中，商品名、商品价格和商品数量应该分别存储在一个商品表格中，而不是存储在订单表格中。

第三范式：就是确保数据表中的每一列数据都和主键直接相关，而不能间接相关。也就是要消除传递依赖，方便理解，可以看做是消除冗余，因此第三范式只要记住外键约束就好了。

        比如在设计一个学生表的时候，可以将班主任的主键编号作为一个外键和学生表建立相应的关系，而不可以在学生表中添加关于班主任其它信息（比如姓名、年龄等）的字段。

        这样在查询学生信息以及学生的班主任信息的时候，就可以使用班主任编号来引用班主任表中的数据，也不必在学生表中多次输入班主任信息的内容，减小了数据冗余。

 

举个例子，一个员工表格包括员工号、姓名、部门号和部门名称等字段。如果按照三范式进行设计，则应该将部门名称字段剥离出员工表格，建立一个部门表格，并通过部门号建立员工表格和部门表格之间的关联关系，这样可以消除重复数据，提高数据存储的效率和数据查询的性能。

 

在使用数据库设计三范式时，需要注意以下几点：

1.遵循范式的设计原则可以提高数据库的性能和可维护性，但过度规范化可能会影响查询性能。

2.范式设计并不一定是最优的设计方案，需要结合具体业务需求和数据特点来进行设计。

3.三范式设计不适用于所有场景，例如数据仓库和一些面向对象的数据库设计中，可能需要采用其他的设计原则。

二、数据库三大范式的作用

        范式可以避免数据冗余，减少数据库的空间，减轻维护数据完整性的麻烦。但是操作困难，因为需要联系多个表才能得到所需要数据，而且范式越高性能就会越差。要权衡是否使用更高范式是比较麻烦的，一般在项目中，用得最多的也就是第三范式。

        实际上设计任何一种数据库应用系统，不论是基于何种数据模型的，都会遇到如何构造合适的数据模式即逻辑结构的问题。

        由于关系模型有严格的数学理论基础，并且可以向别的数据模型转换。所以要设计合适的关系模式，使其逻辑结构更加符合要求，出现了规范化理论。

        而三大范式即第一、第二和第三范式就是规范化理论重要部分，是为了在设计中更好的解决数据冗余，数据有效性检查，提高存储效率。

三、结合实际理解

一、第一范式（1NF）：列的原子性
第一范式是指数据库表中的每个字段都是原子性的，即不可再分的。

例如，假设我们有一个学生表，其中包含学生的姓名、电话和学校所在省县。考虑到第一范式，应该将学校所在省县拆分分学校所在省和学校所在县两列

应拆分分

二、第二范式（2NF）：消除部分依赖
在满足1NF的前提下，表中不存在部分依赖，非主键列要完全依赖于主键。(主要是说在联合主键的情况下，非主键列不能只依赖于主键的一部分)

如下学生成绩表：

表中主键为“学生ID”和“课程ID”组成的联合主键。满足1NF；非主键列课程得分完全依赖于主键，“学生ID”和“课程ID”两个值才能决定“课程得分”的值；而“课程名称”只依赖于“课程ID”，与“学生ID”没有依赖关系，它不完全依赖于主键，只依赖于主键的一部分，不符合2NF。

修改使表满足2NF后：

将原来的成绩表(score)拆分为成绩表(score)和课程表(kc)，而且两个表都符合2NF。

三、第三范式（3NF）：消除传递依赖
第三范式是在满足第二范式的基础上，消除非主键字段之间的传递依赖。它要求每个非主键字段只依赖于主键，而不依赖于其他非主键字段。

例如，假设我们有一个员工表，其中包含员工ID、员工姓名、所属部门和部门负责人。在第三范式下，我们应该将所属部门和部门负责人拆分为独立的表，以避免员工表中的冗余数据，并确保每个非主键字段只依赖于员工号。

修改表使之满足3NF后：