什么是數(shù)據(jù)庫規(guī)范化？

標(biāo)準(zhǔn)化是在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中組織數(shù)據(jù)的過程，通過將大表劃分為較小的表并定義它們之間的關(guān)系來減少冗余和依賴性。規(guī)范化的主要目的是確保數(shù)據(jù)完整性并最小化數(shù)據(jù)異常，例如插入、更新和刪除異常。

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標(biāo)準(zhǔn)化的目標(biāo)

1. 消除冗余:
   
   避免在數(shù)據(jù)庫中存儲重復(fù)的數(shù)據(jù)，這樣可以節(jié)省存儲空間并防止不一致。

2. 確保數(shù)據(jù)完整性:
   
   通過有效組織數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化可確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、一致且可靠。

3. 最小化異常：
   
   減少冗余有助于防止出現(xiàn)以下問題：

   • 插入異常：由于缺少其他相關(guān)數(shù)據(jù)而無法插入數(shù)據(jù)。
   • 更新異常：更新后數(shù)據(jù)不一致。
   • 刪除異常：刪除記錄時意外丟失數(shù)據(jù)。

4. 優(yōu)化查詢:
   
   規(guī)范化數(shù)據(jù)可以通過邏輯關(guān)系構(gòu)建數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)更高效的查詢。

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普通形式

標(biāo)準(zhǔn)化是分步驟完成的，稱為范式。每個范式都有特定的規(guī)則，必須遵循這些規(guī)則才能進(jìn)入下一個范式化級別。主要范式有：

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1.第一范式 (1NF)

• 規(guī)則：
  
  如果滿足以下條件，則表位于 1NF 中：

  • 每列僅包含原子（不可分割）值。
  • 每列包含單一類型的值。
  • 每條記錄必須是唯一的。

- 示例：

1NF（重復(fù)組）之前：

1NF之后：

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2.第二范式 (2NF)

• 規(guī)則：
  
  如果滿足以下條件，則表位于 2NF 中：

  • 位于1NF。
  • 所有非鍵列完全依賴于主鍵。

• 注意：
  
  
  2NF 中消除了部分依賴的概念。這意味著每個非鍵列必須依賴于整個主鍵，而不僅僅是它的一部分。

- 示例：

2NF之前：

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這里，CustomerName 僅取決于 OrderID，而不取決于整個主鍵（OrderID、Product）。

2NF之后：
表格：

• 訂單（訂單 ID、客戶名稱）
• 訂單詳細(xì)信息（訂單 ID、產(chǎn)品、價格）

訂單表：

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訂單明細(xì)表：

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3.第三范式 (3NF)

• 規(guī)則：
  
  如果滿足以下條件，則表位于 3NF 中：

  • 位于2NF。
  • 沒有傳遞依賴。非鍵列不應(yīng)依賴于另一個非鍵列。

• 示例：

3NF之前：

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這里，供應(yīng)商依賴于類別，這是一個傳遞依賴。

3NF之后：
表格：

• 訂單（訂單 ID、產(chǎn)品、類別）
• 類別（類別、供應(yīng)商）

訂單表：

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類別表：

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4. Boyce-Codd 范式 (BCNF)

• 規(guī)則：
  
  如果滿足以下條件，則表位于 BCNF 中：

  • 位于3NF。
  • 每個決定因素（決定另一列的列）都是一個候選鍵。

• 示例：

BCNF之前：

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在本例中，Instructor 確定 Room，但 Instructor 不是候選鍵。為了遷移到BCNF，我們分離了導(dǎo)師和房間之間的關(guān)系。

BCNF 之后：
表格：

• 課程（課程ID、講師）
• 房間（教練室）

課程表：

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房間表：

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標(biāo)準(zhǔn)化的好處

1. 減少數(shù)據(jù)冗余:
   
   數(shù)據(jù)存儲更高效，防止重復(fù)和不必要的存儲空間。

2. 防止數(shù)據(jù)異常:
   
   規(guī)范化通過防止更新、插入或刪除期間出現(xiàn)錯誤來幫助保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。

3. 提高查詢性能:
   
   組織良好的表可以加快查詢處理速度，因為需要處理的數(shù)據(jù)較少。

4. 數(shù)據(jù)完整性:
   
   通過定義的關(guān)系確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

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何時非規(guī)范化？

雖然規(guī)范化可以提高數(shù)據(jù)完整性，但有時出于性能原因會進(jìn)行非規(guī)范化。非規(guī)范化是組合表以減少聯(lián)接數(shù)量并提高查詢性能的過程，特別是在讀取繁重的應(yīng)用程序中。然而，這可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余和異常，因此應(yīng)謹(jǐn)慎使用。

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結(jié)論

標(biāo)準(zhǔn)化是數(shù)據(jù)庫設(shè)計中的一個關(guān)鍵概念，旨在組織數(shù)據(jù)以最大限度地減少冗余并提高數(shù)據(jù)完整性。通過將大型表分解為較小的相關(guān)表，規(guī)范化可確保高效存儲和數(shù)據(jù)一致性。雖然該過程涉及多個階段（1NF、2NF、3NF 和 BCNF），但目標(biāo)保持不變：創(chuàng)建高效且可維護(hù)的數(shù)據(jù)庫模式。

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