数据库的三种范式？
设计范式很难理解吗？不，我们在大学课本里被给了一堆数学公式。当然，我们无法理解它们，也无法记住它们。所以我们中的许多人根本没有按照范例来设计数据库。
从本质上来说，设计范式可以用非常生动简洁的语言清晰地表述和理解。本文将以通俗的方式解释范式，并以作者设计的一个简单论坛的数据库为例，说明如何将这些范式应用到实际项目中。
范式解释
第一范式(1NF):数据库表中的字段都是单一属性，不能再细分。这个单一属性由基本类型组成，包括整数、实数、字符、逻辑、日期等等。
例如，以下数据库表符合第一范式:
字段1字段2字段3字段4
并且这样的数据库表不符合第一范式:
字段1字段2字段3字段4字段3.1字段3.2
显然，在任何当前的关系数据库管理系统(DBMS)中，傻瓜都不可能做出不符合第一范式的数据库，因为这些DBMS不允许将数据库表的一列分成两列或更多列。因此，您不可能在现有的DBMS中设计不符合第一范式的数据库。
第二范式(2NF):非关键字段对数据库表中任何候选关键字段都不存在部分函数依赖(部分函数依赖是指组合关键字中的某些字段决定非关键字段的情况)，即所有非关键字段完全依赖于任何一组候选关键。
假设选课关系表为SelectCourse(学号，姓名，年龄，课程名称，成绩，学分)，关键字为组合关键字(学号，课程名称)，因为有以下决定关系:
(学号，课程名称)→(姓名，年龄，成绩，学分)
这个数据库表不满足第二范式，因为存在以下决定性关系:
(课程名称)→(学分)
(学号)→(姓名，年龄)
也就是说，存在组合关键字中的字段确定非关键字的情况。
因为不符合2NF，所以这个选课关系表会存在以下问题:
(1)数据冗余:
同一门课被n个学生选择，“学分”重复n-1次；同一个学生上了M门课，名字和年龄重复了m-1次。
(2)更新异常:
如果调整了某门课程的学分，数据表中所有行的“学分”值都要更新，否则会出现同一门课程的不同学分。
(3)插入例外:
假设要开一门新课程，还没有人学过。这样，由于没有“学号”关键字，数据库中无法记录课程名称和学分。
(4)删除例外:
假设一组学生已经完成了选修课，这些选修记录应该从数据库表中删除。但同时，课程名称和学分信息也被删除。显然，这也会导致插入异常。
将选课关系表更改为以下三个表:
学生:学生(学号、姓名、年龄)；
课程:课程(课程名称、学分)；
选课关系:SelectCourse(学号，课程名称，年级)。
这样的数据库表符合第二范式，消除数据冗余，更新异常，插入异常，删除异常。
此外，所有单个关键字数据库表都符合第二范式，因为不可能有组合关键字。
第三范式(3NF):在第二范式的基础上，如果非关键字段对任何候选关键字段不存在传递函数依赖，则数据表符合第三范式。所谓传递函数依赖，是指如果存在“A → B → C”的决定性关系，则C的传递函数依赖于A..因此，满足第三范式的数据库表不应具有以下依赖关系:
关键字段→非关键字段x →非关键字段Y
假设学生关系表是学生(学号、姓名、年龄、学院、学院地点、学院电话)，关键字是单个关键字“学号”，因为有以下决定关系:
(学号)→(姓名，年龄，学院，学院地点，学院电话)这个数据库符合2NF，但不符合3NF，因为有以下决定性关系:
(学号)→(学院)→(学院地点，学院电话)
即非关键字段“学院位置”和“学院电话”依赖于关键字段“学号”的传递函数。
它还会有数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常，读者可以自行分析。
将学生关系表分为以下两个表:
学生:(学号，姓名，年龄，学院)；
学院:(学院，地点，电话)。
这样的数据库表符合第三范式，消除数据冗余，更新异常，插入异常，删除异常。
Bowes-Cod范式(BCNF):在第三范式的基础上，如果任何字段对任何候选关键字段不存在传递函数依赖，则数据库表符合第三范式。
假设仓库管理关系表是StorehouseManage(仓库ID，存储物品ID，管理员ID，数量)，有一个管理员只在一个仓库工作；仓库可以储存各种物品。该数据库表中有以下决定性关系:
(仓库ID，存储项目ID) →(管理员ID，数量)
(管理员ID，存储项目ID) →(仓库ID，数量)
因此，(仓库ID，存储项ID)和(管理员ID，存储项ID)是StorehouseManage的候选键，表中唯一的非键字段是quantity，符合第三范式。然而，由于以下决定性的关系:
(仓库ID) →(管理员ID)
(管理员ID) →(仓库ID)
即存在关键字段决定关键字段的情况，所以不符合BCNF范式。它会出现以下异常情况:
(1)删除异常:
当仓库被清空时，所有的“存储项目ID”和“数量”信息被删除，同时，“仓库ID”和“管理员ID”信息也被删除。
(2)插入例外:
当仓库不存储任何东西时，您不能向仓库分配管理员。
(3)更新异常:
如果仓库有了新的管理员，表中所有行的管理员ID都将被修改。
仓库管理关系表被分解成两个关系表:
仓库管理:StorehouseManage(仓库ID，管理员ID)；
仓库:仓库(仓库标识、存储项目标识、数量)。
这样的数据库表符合BCNF范式，消除了删除异常、插入异常和更新异常。
范例应用
让我们一步一步地获得一个论坛数据库，包含以下信息:
(1)用户:用户名、电子邮件、主页、电话号码和联系地址。
(2)帖子:帖子标题、帖子内容、回复标题、回复内容。
我们第一次将数据库设计为只有表:
用户名，邮箱主页，电话联系地址，帖子标题，帖子内容，回复标题，回复内容。
该数据库表符合第一范式，但没有一组候选关键字可以确定数据库表的整行，唯一关键字字段用户名不能完全确定整个元组。我们需要添加“发布ID”和“回复ID”字段，也就是说，将表修改为:
用户名电子邮件主页电话联系地址发帖ID发帖标题发帖内容回复ID回复标题回复内容
这样，数据表中的关键字(用户名、发帖ID、回复ID)就可以确定整行:
(用户名、发帖ID、回复ID) →(邮箱、主页、电话号码、联系地址、发帖标题、发帖内容、回复标题、回复内容)
然而，这样的设计并不符合第二范式，因为存在以下决定性关系:
(用户名)→(电子邮件、主页、电话号码、联系地址)
(发帖ID) →(发帖标题，发帖内容)
(回复ID) →(回复标题，回复内容)
也就是说，非关键字段的某些功能依赖于候选关键字段。显然，这种设计会导致大量的数据冗余和操作异常。
我们将数据库表分解为(带下划线的关键字):
(1)用户信息:用户名、邮箱、主页、电话、联系地址。
(2)帖子信息:帖子ID、标题、内容。
(3)回复信息:回复ID、标题、内容。
(4)发布:用户名，发布ID
(5)回复:发帖ID，回复ID
这种设计符合1，2，3范式和BCNF范式的要求，但这种设计是最好的吗？
不一定。
观察发现，第4项中“用户名”和“发帖ID”的关系是1: n，所以我们可以将“发帖”合并到第2项“发帖信息”中；第5项“回复”中“发帖ID”和“回复ID”的关系也是1: n，所以我们可以将“回复”合并到第3项“回复信息”中。这可以在一定程度上减少数据冗余。新的设计是:(1)用户信息:用户名、邮箱、主页、电话、联系地址。
(2)帖子信息:用户名、帖子ID、标题、内容。
(3)回复信息:发帖ID、回复ID、标题、内容。
数据库表1显然满足所有范式的要求；
数据库表2中的关键字段“发文ID”存在一些非关键字段“标题”和“内容”的函数依赖，不符合第二范式的要求，但这种设计不会导致数据冗余和操作异常。
在数据库表3中，还存在一些非关键字段“title”和“content”对关键字段“reply ID”的函数依赖，不符合第二范式的要求，但类似于数据库表2，这种设计不会导致数据冗余和操作异常。
可见不一定要符合正规形式的要求。对于1: n的关系，当1的一边与N的另一边合并时，N的另一边不再满足第二范式，但这个设计更好！
对于M: N的关系，M的一边或N的一边不能合并到另一边，会导致不符合范式的要求，以及操作异常和数据冗余。
对于1: 1的关系，我们可以把左边的1或者右边的1合并到另一边。设计不会满足范式的要求，但不会导致异常操作和数据冗余。