[数据库] 第一范式、第二范式、第三范式、BC范式

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

要搞清楚常见范式，需得先了解以下概念

数据描述术语对应表

关键码
1) 超键：在关系中能唯一标识元组的属性或属性集称为关键模式的超键。
2) 候选键：不含有多余属性的超键称为候选键。也就是在候选键中在删除属性就不是键了。
3) 主键：用户选作元组标识的候选键称为主键。一般不加说明，键就是指主键。
4) 外键：如果模式R中属性K是其他模式的主键，那么K在模式R中称为外键。

完全依赖、部分依赖、传递依赖
部分函数依赖：设X,Y是关系R的两个属性集合，存在X→Y，若X’是X的真子集，存在X’→Y，则称Y部分函数依赖于X。
举个例子：学生基本信息表R中（学号，身份证号，姓名）当然学号属性取值是唯一的，在R关系中，（学号，身份证号）->（姓名），（学号）->（姓名），（身份证号）->（姓名）；所以姓名部分函数依赖与（学号，身份证号）；
完全函数依赖：设X,Y是关系R的两个属性集合，X’是X的真子集，存在X→Y，但对每一个X’都有X’!→Y，则称Y完全函数依赖于X。
例子：学生基本信息表R（学号，班级，姓名）假设不同的班级学号有相同的，班级内学号不能相同，在R关系中，（学号，班级）->（姓名），但是（学号）->(姓名)不成立，（班级）->(姓名)不成立，所以姓名完全函数依赖与（学号，班级）；

传递函数依赖：设X,Y,Z是关系R中互不相同的属性集合，存在X→Y(Y !→X),Y→Z，则称Z传递函数依赖于X。
例子：在关系R(学号 ,宿舍, 费用)中，(学号)->(宿舍),宿舍！=学号，(宿舍)->(费用),费用!=宿舍，所以符合传递函数的要求；

1NF 一言以蔽之：“第一范式的数据表必须是二维数据表”，第一范式是指数据库的每一列都是不可分割的基本数据项，强调列的原子性，试题中某一属性不能拥有几个值。比如数据库的电话号码属性里面不可以有固定电话和移动电话值，如下图：

说明：在任何一个关系数据库中，第一范式（1NF）是对关系模式的基本要求，不满足第一范式（1NF）的数据库就不是关系数据库。

2NF 第二范式建立在第一范式的基础上，即满足第二范式一定满足第一范式，第二范式要求数据表每一个实例或者行必须被唯一标识。除满足第一范式外还有两个条件，一是表必须有一个主键；二是没有包含在主键中的列必须完全依赖于主键，而不能只依赖于主键的一部分。

每一行的数据只能与其中一列相关，即一行数据只做一件事。只要数据列中出现数据重复，就要把表拆分开来。

举例来说：当数据表中是联合主键，但是有的列只依赖联合主键中的一个或一部分属性组成的联合主键，此时需要拆表才能复合第二范式。

3NF 若某一范式是第二范式，且每一个非主属性都不传递依赖于该范式的候选键，则称为第三范式，即不能存在：非主键列 A 依赖于非主键列 B，非主键列 B 依赖于主键的情况。

举例来说：Employee(emp_id,emp_name,emp_age,dept_id,dept_name,dept_info)，当员工表中emp_id能够唯一确定员工员工信息，但是dept_name可由dept_id唯一确定，此时，该表不符合第三范式，此时可以删除除了dept_id之外的其他部门信息，把所有部门信息单独建立一张部门表。

BCNF 在第三范式的基础上，数据库表中如果不存在任何字段对任一候选关键字段的传递函数依赖则符合第三范式。

（1）所有非主属性对每一个码都是完全函数依赖；
（2）所有的主属性对于每一个不包含它的码，也是完全函数依赖；
（3）没有任何属性完全函数依赖于非码的任意一个组合。

R属于3NF，不一定属于BCNF，如果R属于BCNF，一定属于3NF。

假设仓库管理关系表为StorehouseManage(仓库ID, 存储物品ID, 管理员ID, 数量)，且有一个管理员只在一个仓库工作；一个仓库可以存储多种物品。这个数据库表中存在如下决定关系：

(仓库ID, 存储物品ID) →(管理员ID, 数量)

(管理员ID, 存储物品ID) → (仓库ID, 数量)

所以，(仓库ID, 存储物品ID)和(管理员ID, 存储物品ID)都是StorehouseManage的候选关键字，表中的唯一非关键字段为数量，它是符合第三范式的。但是，由于存在如下决定关系：

(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，所以其不符合BCNF范式。