软考高级：数据库规范化： 1NF、2NF、3NF和 BCNF AI 解读

数据库的规范化是数据库设计中的一个重要过程，旨在减少数据冗余和提高数据一致性。它通过一系列规则（称为范式）来优化数据库表的结构。

常见的范式有1NF、2NF、3NF和BCNF。让我们分别来解释这些范式。

========== 生活化例子 ==========

想象你在整理一个家庭成员信息的表格：

• 1NF：每个成员的名字、电话、家庭住址都被记录在一张表里。如果某个成员有多个电话号码或地址，我们可能会直接把这些信息用逗号隔开放在一个单元格中。
• 2NF：你意识到，把多个电话号码或地址放在同一个单元格中很不方便，所以你决定为每个电话号码或地址建立单独的行，但仍保持成员信息的一致性。
• 3NF：后来你发现，不同的成员住在同一个地址，把地址信息在每个成员的记录里重复存储浪费空间。于是你把地址单独存到另一个表中，建立一种引用关系。
• BCNF：当家庭成员的记录变得复杂时，你发现某些成员的信息没有唯一的主键可以标识。你进一步优化表结构，确保每一个信息都有唯一、明确的主键。

========== 概念讲解 ==========

1. 第一范式 (1NF)：

   • 1NF的核心是每一个字段只能存储单一的值，不能有重复的列或多值的列。举例来说，在一个联系人信息的表格中，如果某个人有多个电话号码，我们不能把这些电话用逗号分隔后放在一个字段里，而是要为每个电话号码建立单独的行。
     

2. 第二范式 (2NF)：

   • 2NF要求数据满足1NF，同时每个非主键字段都必须依赖于整个主键。这意味着如果一个表有复合主键（多个字段作为主键），那么每个非主键字段都必须依赖于全部主键，而不是主键的一部分。
   • 例如，如果有一个“课程-学生”表，主键是“课程ID+学生ID”，但有一列是“课程名称”，显然这列只依赖于“课程ID”，而不是整个主键。这种情况违反了2NF，需要把课程信息和学生信息分开存储。
     

3. 第三范式 (3NF)：

   • 3NF在满足2NF的基础上，要求非主键字段不能依赖于其他非主键字段。换句话说，非主键字段只能依赖于主键。
   • 比如，有一个“学生-班级”表，主键是“学生ID”，而表中有一列是“班级名称”，另一列是“班主任名字”。因为“班主任名字”依赖于“班级名称”而不是“学生ID”，这种情况违反了3NF，需要将班级信息拆分到一个独立的表中。
     

4. BCNF (Boyce-Codd范式)：

   • BCNF是3NF的加强版，它更严格地要求表格中每个字段的依赖关系必须依赖于候选键（主键或唯一键）。即使数据已经满足了3NF，如果主键的设计不够合理（如非主键也可以决定其他字段），可能仍会出现数据冗余的问题。
   • 举例来说，如果有一个表，包含“教师ID”、“课程ID”和“教师办公室”。可能存在某些情况下，教师ID和课程ID组合并不能唯一决定教师办公室。这时，就需要通过BCNF的规则重新设计表结构，避免这种情况。

========== 简单记法 ==========

• 1NF：单元格不能有多值，即“每个格子只能装一个东西”。
• 2NF：部分依赖要拆分，即“字段不能只依赖主键的一部分”。
• 3NF：传递依赖要消除，即“非主键字段不能依赖其他非主键字段”。
• BCNF：候选键规范化，即“任何字段都要唯一依赖主键”。