數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)范式是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)所需要滿足的規(guī)范，滿足這些規(guī)范的數(shù)據(jù)庫(kù)是簡(jiǎn)潔的、結(jié)構(gòu)明晰的，同時(shí)，不會(huì)發(fā)生插入（insert）、刪除（delete）和更新（update）操作異常。反之則是亂七八糟，不僅給數(shù)據(jù)庫(kù)的編程人員制造麻煩，而且面目可憎，可能存儲(chǔ)了大量不需要的冗余信息。

范式說(shuō)明

第一范式（1NF）無(wú)重復(fù)的列

所謂第一范式（1NF）是指數(shù)據(jù)庫(kù)表的每一列都是不可分割的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)（數(shù)據(jù)表列的原子性），同一列中不能有多個(gè)值，即實(shí)體中的某個(gè)屬性不能有多個(gè)值或者不能有重復(fù)的屬性。如果出現(xiàn)重復(fù)的屬性，就可能需要定義一個(gè)新的實(shí)體，新的實(shí)體由重復(fù)的屬性構(gòu)成，新實(shí)體與原實(shí)體之間為一對(duì)多關(guān)系。在第一范式（1NF）中表的每一行只包含一個(gè)實(shí)例的信息。簡(jiǎn)而言之，第一范式就是無(wú)重復(fù)的列。

說(shuō)明：在任何一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，第一范式（1NF）是對(duì)關(guān)系模式的基本要求，不滿足第一范式（1NF）的數(shù)據(jù)庫(kù)就不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。

例如，如下的數(shù)據(jù)庫(kù)表字段設(shè)計(jì)是符合第一范式的。

字段1    |    字段2    |    字段3    |    字段4

而這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)表是不符合第一范式的：

字段1    |    字段2    |    字段3       |    字段4
                      |字段3.1 | 字段3.2|

數(shù)據(jù)庫(kù)表中的字段都是單一屬性的，不可再分。這個(gè)單一屬性由基本類型構(gòu)成，包括整型、實(shí)數(shù)、字符型、邏輯型、日期型等。很顯然，在當(dāng)前的任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）中，傻瓜也不可能做出不符合第一范式的數(shù)據(jù)庫(kù)，因?yàn)檫@些DBMS不允許你把數(shù)據(jù)庫(kù)表的一列再分成二列或多列。因此，你想在現(xiàn)有的DBMS中設(shè)計(jì)出不符合第一范式的數(shù)據(jù)庫(kù)都是不可能的。

第二范式（2NF）屬性完全依賴于主鍵 [ 消除部分子函數(shù)依賴 ]

如果關(guān)系模式R為第一范式，并且R中每一個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴于R的某個(gè)候選鍵， 則稱為第二范式模式。

第二范式（2NF）是在第一范式（1NF）的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，即滿足第二范式（2NF）必須先滿足第一范式（1NF）。第二范式（2NF）要求數(shù)據(jù)庫(kù)表中的每個(gè)實(shí)例或行必須可以被惟一地區(qū)分。為實(shí)現(xiàn)區(qū)分通常需要為表加上一個(gè)列，以存儲(chǔ)各個(gè)實(shí)例的惟一標(biāo)識(shí)。這個(gè)惟一屬性列被稱為主關(guān)鍵字或主鍵、主碼。

例如員工信息表中加上了員工編號(hào)（emp_id）列，因?yàn)槊總€(gè)員工的員工編號(hào)是惟一的，因此每個(gè)員工可以被惟一區(qū)分。

簡(jiǎn)而言之，第二范式（2NF）就是非主屬性完全依賴于主關(guān)鍵字。

所謂完全依賴是指不能存在僅依賴主關(guān)鍵字一部分的屬性（設(shè)有函數(shù)依賴W→A，若存在XW，有X→A成立，那么稱W→A是局部依賴，否則就稱W→A是完全函數(shù)依賴）。如果存在，那么這個(gè)屬性和主關(guān)鍵字的這一部分應(yīng)該分離出來(lái)形成一個(gè)新的實(shí)體，新實(shí)體與原實(shí)體之間是一對(duì)多的關(guān)系。

假定選課關(guān)系表為SelectCourse(學(xué)號(hào), 姓名, 年齡, 課程名稱, 成績(jī), 學(xué)分)，關(guān)鍵字為組合關(guān)鍵字(學(xué)號(hào), 課程名稱)，因?yàn)榇嬖谌缦聸Q定關(guān)系：

(學(xué)號(hào), 課程名稱) → (姓名, 年齡, 成績(jī), 學(xué)分)

這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表不滿足第二范式，因?yàn)榇嬖谌缦聸Q定關(guān)系：
(課程名稱) → (學(xué)分)
(學(xué)號(hào)) → (姓名, 年齡)

即存在組合關(guān)鍵字中的字段決定非關(guān)鍵字的情況。
由于不符合2NF，這個(gè)選課關(guān)系表會(huì)存在如下問(wèn)題：
(1) 數(shù)據(jù)冗余：
同一門課程由n個(gè)學(xué)生選修，"學(xué)分"就重復(fù)n-1次；同一個(gè)學(xué)生選修了m門課程，姓名和年齡就重復(fù)了m-1次。
(2) 更新異常：
若調(diào)整了某門課程的學(xué)分，數(shù)據(jù)表中所有行的"學(xué)分"值都要更新，否則會(huì)出現(xiàn)同一門課程學(xué)分不同的情況。
(3) 插入異常：
假設(shè)要開設(shè)一門新的課程，暫時(shí)還沒(méi)有人選修。這樣，由于還沒(méi)有"學(xué)號(hào)"關(guān)鍵字，課程名稱和學(xué)分也無(wú)法記錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。
(4) 刪除異常：
假設(shè)一批學(xué)生已經(jīng)完成課程的選修，這些選修記錄就應(yīng)該從數(shù)據(jù)庫(kù)表中刪除。但是，與此同時(shí)，課程名稱和學(xué)分信息也被刪除了。很顯然，這也會(huì)導(dǎo)致插入異常。

把選課關(guān)系表SelectCourse改為如下三個(gè)表：

學(xué)生：Student(學(xué)號(hào), 姓名, 年齡)；
課程：Course(課程名稱, 學(xué)分)；
選課關(guān)系：SelectCourse(學(xué)號(hào), 課程名稱, 成績(jī))。

這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)表是符合第二范式的， 消除了數(shù)據(jù)冗余、更新異常、插入異常和刪除異常。

另外，所有單關(guān)鍵字的數(shù)據(jù)庫(kù)表都符合第二范式，因?yàn)椴豢赡艽嬖诮M合關(guān)鍵字。

第三范式（3NF）屬性不依賴于其它非主屬性 [ 消除傳遞依賴 ]

如果關(guān)系模式R是第二范式，且每個(gè)非主屬性都不傳遞依賴于R的候選鍵，則稱R為第三范式模式。

滿足第三范式（3NF）必須先滿足第二范式（2NF）。第三范式（3NF）要求一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表中不包含已在其它表中已包含的非主關(guān)鍵字信息。

例如，存在一個(gè)部門信息表，其中每個(gè)部門有部門編號(hào)（dept_id）、部門名稱、部門簡(jiǎn)介等信息。那么在的員工信息表中列出部門編號(hào)后就不能再將部門名稱、部門簡(jiǎn)介等與部門有關(guān)的信息再加入員工信息表中。如果不存在部門信息表，則根據(jù)第三范式（3NF）也應(yīng)該構(gòu)建它，否則就會(huì)有大量的數(shù)據(jù)冗余。

第三范式（3NF）：在第二范式的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)表中如果不存在非關(guān)鍵字段對(duì)任一候選關(guān)鍵字段的傳遞函數(shù)依賴則符合第三范式。簡(jiǎn)而言之，第三范式就是屬性不依賴于其它非主屬性。
所謂傳遞函數(shù)依賴，指的是如果存在"A → B → C"的決定關(guān)系，則C傳遞函數(shù)依賴于A。

因此，滿足第三范式的數(shù)據(jù)庫(kù)表應(yīng)該不存在如下依賴關(guān)系：

關(guān)鍵字段 → 非關(guān)鍵字段x → 非關(guān)鍵字段y

假定學(xué)生關(guān)系表為Student(學(xué)號(hào), 姓名, 年齡, 所在學(xué)院, 學(xué)院地點(diǎn), 學(xué)院電話)，關(guān)鍵字為單一關(guān)鍵字"學(xué)號(hào)"，因?yàn)榇嬖谌缦聸Q定關(guān)系：

(學(xué)號(hào)) → (姓名, 年齡, 所在學(xué)院, 學(xué)院地點(diǎn), 學(xué)院電話)

這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)是符合2NF的，但是不符合3NF，因?yàn)榇嬖谌缦聸Q定關(guān)系：

(學(xué)號(hào)) → (所在學(xué)院) → (學(xué)院地點(diǎn), 學(xué)院電話)

即存在非關(guān)鍵字段"學(xué)院地點(diǎn)"、"學(xué)院電話"對(duì)關(guān)鍵字段"學(xué)號(hào)"的傳遞函數(shù)依賴。

它也會(huì)存在數(shù)據(jù)冗余、更新異常、插入異常和刪除異常的情況，讀者可自行分析得知。

把學(xué)生關(guān)系表分為如下兩個(gè)表：

學(xué)生：(學(xué)號(hào), 姓名, 年齡, 所在學(xué)院)；
學(xué)院：(學(xué)院, 地點(diǎn), 電話)。

這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)表是符合第三范式的，消除了數(shù)據(jù)冗余、更新異常、插入異常和刪除異常。

鮑依斯-科得范式（BCNF是3NF的改進(jìn)形式）

若關(guān)系模式R是第一范式，且每個(gè)屬性都不傳遞依賴于R的候選鍵。這種關(guān)系模式就是BCNF模式。即在第三范式的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)庫(kù)表中如果不存在任何字段對(duì)任一候選關(guān)鍵字段的傳遞函數(shù)依賴則符合鮑依斯-科得范式。

假設(shè)倉(cāng)庫(kù)管理關(guān)系表為StorehouseManage(倉(cāng)庫(kù)ID, 存儲(chǔ)物品ID, 管理員ID, 數(shù)量)，且有一個(gè)管理員只在一個(gè)倉(cāng)庫(kù)工作；一個(gè)倉(cāng)庫(kù)可以存儲(chǔ)多種物品。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表中存在如下決定關(guān)系：

(倉(cāng)庫(kù)ID, 存儲(chǔ)物品ID) →(管理員ID, 數(shù)量)
(管理員ID, 存儲(chǔ)物品ID) → (倉(cāng)庫(kù)ID, 數(shù)量)

所以，(倉(cāng)庫(kù)ID, 存儲(chǔ)物品ID)和(管理員ID, 存儲(chǔ)物品ID)都是StorehouseManage的候選關(guān)鍵字，表中的唯一非關(guān)鍵字段為數(shù)量，它是符合第三范式的。但是，由于存在如下決定關(guān)系：

(倉(cāng)庫(kù)ID) → (管理員ID)
(管理員ID) → (倉(cāng)庫(kù)ID)

即存在關(guān)鍵字段決定關(guān)鍵字段的情況，所以其不符合BCNF范式。它會(huì)出現(xiàn)如下異常情況：
(1) 刪除異常：
當(dāng)倉(cāng)庫(kù)被清空后，所有"存儲(chǔ)物品ID"和"數(shù)量"信息被刪除的同時(shí)，"倉(cāng)庫(kù)ID"和"管理員ID"信息也被刪除了。

(2) 插入異常：
當(dāng)倉(cāng)庫(kù)沒(méi)有存儲(chǔ)任何物品時(shí)，無(wú)法給倉(cāng)庫(kù)分配管理員。

(3) 更新異常：
如果倉(cāng)庫(kù)換了管理員，則表中所有行的管理員ID都要修改。

把倉(cāng)庫(kù)管理關(guān)系表分解為二個(gè)關(guān)系表：

倉(cāng)庫(kù)管理：StorehouseManage(倉(cāng)庫(kù)ID, 管理員ID)；
倉(cāng)庫(kù)：Storehouse(倉(cāng)庫(kù)ID, 存儲(chǔ)物品ID, 數(shù)量)。

這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)表是符合BCNF范式的，消除了刪除異常、插入異常和更新異常。

四種范式之間存在如下關(guān)系：

參考：https://blog.csdn.net/ljp812184246/article/details/50706596