範式整理及理解

範式

滿足範式的數據庫有以下特徵：簡潔，明瞭，不會因爲發生插入（insert），刪除（delete），更新（update）等操作發生異常。
數據庫範式的級別：1nf，2nf，3nf，BCNF，4FN，5NF，一般商用滿足BCFN就可以了。

**注：**符合高一級的範式必定符合第一範式，範式是建立在函數依賴基礎上的。

函數依賴定義及類型

定義：
設X,Y是關係R的兩個屬性集合，當任何時刻R中的任意兩個元組中的X屬性值相同時，則它們的Y屬性值也相同，則稱X函數決定Y，或Y函數依賴於X。（可以理解爲數學上的定義域和值域的關係）

平凡函數依賴

當關系中屬性集合Y是屬性集合X的子集時(Y⊆X)，存在函數依賴X→Y，即一組屬性函數決定它的所有子集，這種函數依賴稱爲平凡函數依賴。

非平凡函數依賴

當關系中屬性集合Y不是屬性集合X的子集時，存在函數依賴X→Y，則稱這種函數依賴爲非平凡函數依賴。

完全函數依賴
設X,Y是關係R的兩個屬性集合，X’是X的真子集，存在X→Y，但對每一個X’都有X’!→Y，則稱Y完全函數依賴於X。

部分函數依賴

設X,Y是關係R的兩個屬性集合，存在X→Y，若X’是X的真子集，存在X’→Y，則稱Y部分函數依賴於X。

傳遞函數依賴
設X,Y,Z是關係R中互不相同的屬性集合，存在X→Y(Y !→X),Y→Z，則稱Z傳遞函數依賴於X。

範式類型及主要特徵

第一範式

如果關係模式R是第一範式的模式，那麼，R的每一個關係r的屬性都是原子項，不可分割。簡單地說：第一範式一定是一個二維表。
第一範式的缺點：容易造成，數據冗餘，插入，刪除，修改異常。

第二範式

在第一範式的基礎上，消除了非主屬性對主鍵的部分依賴。

主鍵：可以確定一列數據的唯一性的字段。
主屬性：碼裏面的屬性就是主屬性，其他的屬性叫做非主屬性。

每一行的數據只能與其中一列相關，即一行數據只做一件事。只要數據列中出現數據重複，就要把表拆分開來。

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一個學生上一門課，一定在特定某個教室。所以有（學生，課程）$\longrightarrow$教室；
一個學生上一門課，一定是特定某個老師教。所以有（學生，課程）$\longrightarrow$老師；
一個學生上一門課，他老師的職稱可以確定。所以有（學生，課程）$\longrightarrow$老師職稱；
一個學生上一門課，一定是特定某個教材。所以有（學生，課程）$\longrightarrow$教材；
一個學生上一門課，一定在特定時間。所以有（學生，課程）$\longrightarrow$上課時間。

因此（學生，課程）是一個聯合主鍵。

第二範式的問題

過於依賴主鍵造成的缺點：

• 數據冗餘:，每條記錄都含有相同信息。
• 刪除異常：刪除所有學生成績，就把課程信息全刪除了。
• 插入異常：學生未選課，無法記錄進數據庫。
• 更新異常：調整課程學分，所有行都調整。

解決方法：投影分解，將一個表分解成兩個或若干個表。

第三範式

數據不能存在傳遞關係，即沒個屬性都跟主鍵有直接關係而不是間接關係。像：a–>b–>c 屬性之間含有這樣的關係，是不符合第三範式的。

冗餘性：要求任何字段不能由其他字段派生出來，它要求字段沒有冗餘，即不存在傳遞依賴；

表：學號, 姓名, 年齡, 學院名稱, 學院電話
因爲存在依賴傳遞: (學號) → (學生)→(所在學院) → (學院電話) 。

第三範式的問題

• 數據冗餘:有重複值。
• 更新異常：有重複的冗餘信息，修改時需要同時修改多條記錄，否則會出現數據不一致的情況

解決方法：

• 繼續投影分解
• BC範式（BCNF）：符合3NF，並且，主屬性不依賴於主屬性。
• 若關係模式屬於第一範式，且每個屬性都不傳遞依賴於鍵碼，則R屬於BC範式。