计算机三级数据库：数据库设计范式(实例)

　　关系数据库设计之时是要遵守一定的规则的。尤其是数据库设计范式 现简单介绍1NF(第一范式)，2NF(第二范式)，3NF(第三范式)和BCNF，另有第四范式和第五范式留到以后再介绍。 在你设计数据库之时，若能符合这几个范式，你就是数据库设计的高手。

　　第一范式(1NF)：在关系模式R中的每一个具体关系r中，如果每个属性值 都是不可再分的最小数据单位，则称R是第一范式的关系。例：如职工号，姓名，电话号码组成一个表(一个人可能有一个办公室电话 和一个家里电话号码) 规范成为1NF有三种方法：

　　一是重复存储职工号和姓名。这样，关键字只能是电话号码。

　　二是职工号为关键字，电话号码分为单位电话和住宅电话两个属性

　　三是职工号为关键字，但强制每条记录只能有一个电话号码。

　　以上三个方法，第一种方法最不可取，按实际情况选取后两种情况。

　　第二范式(2NF)：如果关系模式R(U，F)中的所有非主属性都完全依赖于任意一个候选关键字，则称关系R 是属于第二范式的。

　　例：选课关系 SCI(SNO，CNO，GRADE，CREDIT)其中SNO为学号， CNO为课程号，GRADEGE 为成绩，CREDIT 为学分。 由以上条件，关键字为组合关键字(SNO，CNO)

　　在应用中使用以上关系模式有以下问题：

　　a.数据冗余，假设同一门课由40个学生选修，学分就 重复40次。

　　b.更新异常，若调整了某课程的学分，相应的元组CREDIT值都要更新，有可能会出现同一门课学分不同。

　　c.插入异常，如计划开新课，由于没人选修，没有学号关键字，只能等有人选修才能把课程和学分存入。

　　d.删除异常，若学生已经结业，从当前数据库删除选修记录。某些门课程新生尚未选修，则此门课程及学分记录无法保存。

　　原因：非关键字属性CREDIT仅函数依赖于CNO，也就是CREDIT部分依赖组合关键字(SNO，CNO)而不是完全依赖。

　　解决方法：分成两个关系模式 SC1(SNO，CNO，GRADE)，C2(CNO，CREDIT)。新关系包括两个关系模式，它们之间通过SC1中的外关键字CNO相联系，需要时再进行自然联接，恢复了原来的关系

　　第三范式(3NF)：如果关系模式R(U，F)中的所有非主属性对任何候选关键字都不存在传递信赖，则称关系R是属于第三范式的。

　　例：如S1(SNO，SNAME，DNO，DNAME，LOCATION) 各属性分别代表学号，

　　姓名，所在系，系名称，系地址。

　　关键字SNO决定各个属性。由于是单个关键字，没有部分依赖的问题，肯定是2NF。但这关系肯定有大量的冗余，有关学生所在的几个属性DNO，DNAME，LOCATION将重复存储，插入，删除和修改时也将产生类似以上例的情况。

　　原因：关系中存在传递依赖造成的。即SNO -> DNO。 而DNO -> SNO却不存在，DNO -> LOCATION, 因此关键辽 SNO 对 LOCATION 函数决定是通过传递依赖 SNO -> LOCATION 实现的。也就是说，SNO不直接决定非主属性LOCATION。

　　解决目地：每个关系模式中不能留有传递依赖。

　　解决方法：分为两个关系 S(SNO，SNAME，DNO)，D(DNO，DNAME，LOCATION)

　　注意：关系S中不能没有外关键字DNO。否则两个关系之间失去联系。

　　BCNF：如果关系模式R(U，F)的所有属性(包括主属性和非主属性)都不传递依赖于R的任何候选关键字，那么称关系R是属于BCNF的。或是关系模式R，如果每个决定因素都包含关键字(而不是被关键字所包含)，则RCNF的关系模式。

　　例：配件管理关系模式 WPE(WNO，PNO，ENO，QNT)分别表仓库号，配件号，职工号，数量。有以下条件

　　a.一个仓库有多个职工。

　　b.一个职工仅在一个仓库工作。

　　c.每个仓库里一种型号的配件由专人负责，但一个人可以管理几种配件。

　　d.同一种型号的配件可以分放在几个仓库中。

　　分析：由以上得 PNO 不能确定QNT，由组合属性(WNO，PNO)来决定，存在函数依赖(WNO，PNO) -> ENO。由于每个仓库里的一种配件由专人负责，而一个人可以管理几种配件，所以有组合属性(WNO，PNO)才能确定负责人，有(WNO，PNO)- > ENO。因为 一个职工仅在一个仓库工作，有ENO -> WNO。由于每个仓库里的一种配件由专人负责，而一个职工仅在一个仓库工作，有 (ENO，PNO)-> QNT。

　　找一下候选关键字，因为(WNO，PNO) -> QNT，(WNO，PNO)-> ENO ，因此(WNO，PNO)可以决定整个元组，是一个候选关键字。根据ENO->WNO，(ENO，PNO)->QNT，故(ENO，PNO)也能决定整个元组，为另一个候选关键字。属性ENO，WNO，PNO 均为主属性，只有一个非主属性QNT。它对任何一个候选关键字都是完全函数依赖的，并且是直接依赖，所以该关系模式是3NF。

　　分析一下主属性。因为ENO->WNO，主属性ENO是WNO的决定因素，但是它本身不是关键字，只是组合关键字的一部分。这就造成主属性WNO对另外一个候选关键字(ENO，PNO)的部 分依赖，因为(ENO，PNO)-> ENO但反过来不成立，而P->WNO，故(ENO，PNO)-> WNO 也是传递依赖。

　　虽然没有非主属性对候选关键辽的传递依赖，但存在主属性对候选关键字的传递依赖，同样也会带来麻烦。如一个新职工分配到仓库工作，但暂时处于实习阶段，没有独立负责对某些配件的管理任务。由于缺少关键字的一部分PNO而无法插入到该关系中去。又如某个人改成不管配件了去负责安全，则在删除配件的同时该职工也会被删除。

　　解决办法：分成管理EP(ENO，PNO，QNT)，关键字是(ENO，PNO)工作EW(ENO，WNO)其关键字是ENO

　　缺点：分解后函数依赖的保持性较差。如此例中，由于分解,函数依赖(WNO，PNO)-> ENO 丢失了, 因而对原来的语义有所破坏。没有体现出每个仓库里一种部件由专人负责。有可能出现一部件由两个人或两个以上的人来同时管理。因此，分解之后的关系模式降低了部分完整性约束。

　　一个关系分解成多个关系，要使得分解有意义，起码的要求是分解后不丢失原来的信息。这些信息不仅包括数据本身，而且包括由函数依赖所表示的数据之间的相互制约。进行分解的目标是达到更高一级的规范化程度，但是分解的同时必须考虑两个问题：无损联接性和保持函数依赖。有时往往不可能做到既有无损联接性，又完全保持函数依赖。需要根据需要进行权衡。