MySql三大范式

数据库的三大范式（Normal Forms，简称 NF）是用于设计关系型数据库的规则，它们的目的是消除数据冗余，确保数据的一致性和完整性。下面是对前三个范式的详细解释：

第一范式（1NF）—— 原子性

• 要求：每个字段（列）的值必须是原子的，不可再分。

• 意思：每个表中的每一列必须包含最基本的数据单元，也就是说，列中的每一个值都应该是不可再分的单一数据项。

  例子：假设有一个“学生”表，其中有一个列为“电话”，如果这个“电话”列中存储了多个电话号码（例如，123-4567, 234-5678），则违反了第一范式。为了满足第一范式，应该将每个电话号码单独存储到一个独立的记录中。

  不符合1NF的示例：

  学号 | 姓名   | 电话
  ------------------------
  1001 | 张三   | 123-4567, 234-5678
  1002 | 李四   | 345-6789
  

  符合1NF的示例：

  学号 | 姓名   | 电话
  ------------------------
  1001 | 张三   | 123-4567
  1001 | 张三   | 234-5678
  1002 | 李四   | 345-6789
  

第二范式（2NF）—— 消除部分依赖

• 要求：在满足 1NF 的基础上，所有非主属性必须完全依赖于主键（即没有部分依赖）。

• 意思：第二范式要求消除表中某些字段（非主键字段）对主键的部分依赖关系，特别是在主键是复合主键（由多个列组成）时。具体来说，不能有某些字段仅依赖于主键的一部分。

  例子：假设有一个表用于存储学生成绩信息，其中包含学生的学号、课程号和成绩。学号和课程号一起组成复合主键。如果课程名称是通过课程号来确定的，那么课程名称依赖于课程号，而不是整个复合主键，这就是部分依赖。

  不符合2NF的示例：

  学号 | 课程号 | 课程名称 | 成绩
  --------------------------------
  1001 | 101    | 数学     | 90
  1001 | 102    | 英语     | 85
  1002 | 101    | 数学     | 88
  

  符合2NF的示例：

  • 将“课程”表单独提取，消除部分依赖：

  学号 | 课程号 | 成绩
  ---------------------
  1001 | 101    | 90
  1001 | 102    | 85
  1002 | 101    | 88
  

  • 新的“课程”表：

  课程号 | 课程名称
  ----------------
  101    | 数学
  102    | 英语
  

第三范式（3NF）—— 消除传递依赖

• 要求：在满足 2NF 的基础上，消除所有非主属性对主键的传递依赖。

• 意思：第三范式要求非主属性只能直接依赖于主键，而不能间接依赖。即如果存在通过其他非主属性间接依赖主键的情况，就应该将这种依赖关系分解到不同的表中。

  例子：假设有一个“学生”表，其中包括学生的学号、学生所在的学院和学院的地址。如果学院地址只依赖于学院，而不是学生，这就是一种传递依赖，应该将地址信息单独存储在另一个表中。

  不符合3NF的示例：

  学号 | 姓名   | 学院   | 学院地址
  -----------------------------
  1001 | 张三   | 计算机 | 北京
  1002 | 李四   | 数学   | 上海
  

  符合3NF的示例：

  • 将“学院”信息单独存储，消除传递依赖：

  学号 | 姓名   | 学院
  --------------------
  1001 | 张三   | 计算机
  1002 | 李四   | 数学
  

  • 新的“学院”表：

  学院   | 学院地址
  ----------------
  计算机 | 北京
  数学   | 上海
  

总结：

• 1NF：要求字段原子化，每列存储单一数据。
• 2NF：在 1NF 基础上，消除非主键字段对主键的部分依赖。
• 3NF：在 2NF 基础上，消除非主键字段对主键的传递依赖。

通常来说，随着范式的增加，数据库的冗余会减少，但复杂度和查询的性能可能会受到影响。因此，在实际应用中，有时也会根据需求选择适当的范式，不一定严格要求达到 3NF。

在关系型数据库设计中，部分依赖、完全依赖 和 传递依赖 是影响范式（尤其是第二范式和第三范式）实现的关键概念。下面是这三者的详细解释：

1. 部分依赖（Partial Dependency）

定义：部分依赖是指一个非主键属性仅依赖于复合主键的一部分，而不是依赖于整个复合主键。

• 复合主键：指一个主键由两个或更多列组成的主键。
• 部分依赖：如果某个非主键列只依赖于复合主键中的其中一列，而不是完全依赖于整个复合主键，那就是部分依赖。

例子：

假设有一个表 StudentCourse，包含以下字段：

• StudentID（学号）
• CourseID（课程号）
• CourseName（课程名称）
• Grade（成绩）

假设主键是由 StudentID 和 CourseID 组成的复合主键。

这里，课程名称（CourseName） 只依赖于 课程号（CourseID），而不是依赖于整个复合主键（StudentID + CourseID）。所以，CourseName 依赖于主键的一部分（CourseID），这是一个部分依赖。

如何消除：可以将表拆分，将课程信息提取到单独的表中，避免部分依赖。

2. 完全依赖（Full Dependency）

定义：完全依赖是指一个非主键属性完全依赖于整个主键（在复合主键的情况下），而不是仅依赖于主键的一部分。

• 如果某个非主键属性依赖于复合主键的全部列，而不是依赖于其中的一部分，那么这就是完全依赖。

例子：

继续上述 StudentCourse 表：

• Grade（成绩）显然依赖于整个复合主键（StudentID + CourseID）。如果我们删除 StudentID 或 CourseID，Grade 将无法确定。

  因此，成绩（Grade） 依赖于 整个复合主键，这叫做完全依赖。

如何处理：完全依赖本身并不需要特别拆分，但它是第二范式的基础要求。表中所有的非主键字段都应该完全依赖于主键。

3. 传递依赖（Transitive Dependency）

定义：传递依赖是指某个非主键属性依赖于另一个非主键属性，而这个非主键属性又依赖于主键。

• 如果 A → B 且 B → C，那么 A → C 就是传递依赖。也就是说，非主键属性 C 依赖于非主键属性 B，而 B 又依赖于主键 A。

例子：

假设有一个表 Student，包含以下字段：

• StudentID（学号）
• StudentName（姓名）
• Department（系别）
• DepartmentHead（系主任）

• DepartmentHead（系主任）依赖于 Department（系别），而 Department 又依赖于 StudentID（学号）。因此，DepartmentHead 间接依赖于 StudentID，这是一个传递依赖。

如何消除：为了消除传递依赖，可以将 Department 和 DepartmentHead 信息分离到一个新的表中，避免它们依赖于非主键属性。

完全依赖 vs 传递依赖：

• 完全依赖：是指一个非主键属性完全依赖于主键（或复合主键）。
• 传递依赖：是指非主键属性依赖于其他非主键属性，形成链条，从而间接依赖于主键。

总结：

• 部分依赖：非主键属性依赖于复合主键的一部分，而不是整个复合主键。
• 完全依赖：非主键属性依赖于整个主键（或复合主键）。
• 传递依赖：非主键属性依赖于另一个非主键属性，形成间接依赖。

2NF（第二范式）的目标是消除部分依赖，而 3NF（第三范式）的目标是消除传递依赖。