理論性的東西，往往容易把人人都看得懂的東西寫(xiě)成連鬼都看不懂，近似于主任醫(yī)生開(kāi)的藥方。從前學(xué)范式的時(shí)候，把書(shū)中得概念翻來(lái)覆去看，看得痛心疾首深?lèi)和唇^，再加上老師深切誤導(dǎo)，最后一塌糊涂。借助網(wǎng)絡(luò)資源，自己寫(xiě)了一篇，自己是看懂了，希望對(duì)大家也有所幫助，有錯(cuò)誤幫忙指正。
數(shù)據(jù)庫(kù)范式（Normal forms）：是用于規(guī)范關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，以減少謬誤發(fā)生的一種準(zhǔn)則。
1NF(first normal form)：
Table faithfully represents a relation and has no repeating groups.
數(shù)據(jù)庫(kù)表必須如實(shí)地展現(xiàn)“關(guān)系”，并且不允許有“重復(fù)組”出現(xiàn)。
這樣的概念真是令人痛心疾首，我們只好再搬出1NF的的作者之一Chris Date的解釋?zhuān)?/span>
1. There's no top-to-bottom ordering to the rows.
（任意兩行沒(méi)有特定的順序關(guān)系。不存在一個(gè)特定的理由要某一行必須在另一行之前。）
2. There's no left-to-right ordering to the columns.
（任意兩列沒(méi)有特定的順序關(guān)系。）
3. There are no duplicate rows.
（不允許存在重復(fù)的行。如果一張表沒(méi)有Unique Key，事實(shí)上它是違反1NF的。）
4. Every row-and-column intersection contains exactly one value from the applicable domain (and nothing else).
（不允許出現(xiàn)空值Null，這一點(diǎn)不同作者是有爭(zhēng)議的。事實(shí)上我們常常違背這點(diǎn)。）
5. All columns are regular [i.e. rows have no hidden components such as row IDs, object IDs, or hidden timestamps].
（不允許存在隱藏字段。不知道Oracle的Rowid屬不屬于這個(gè)？）
有人從第四點(diǎn)的“one value”大肆挖掘，于是我們就見(jiàn)到了書(shū)上這樣的定義：“如果一個(gè)關(guān)系模式R的所有屬性都是原子的，即不可再分的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)，則RÎ1NF”。
這一點(diǎn)被認(rèn)為是1NF的核心，“關(guān)系模式R”↔“表”，“屬性” ↔ “列”，下面是一種與1NF不一致的情況，通常這是一類(lèi)很明顯的設(shè)計(jì)缺陷：
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ID
|
Artist
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FavoriteColor
|
……
|
|
1
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Babyface
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Blue,Yellow
|
……
|
|
2
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Sting
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Green
|
……
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對(duì)上例我們不能把它拆分成FavoriteColor1、FavoriteColor2……因?yàn)槭紫任覀儾荒艽_定該拆分成幾列；其次FavoriteColor1與FavoriteColor2在結(jié)構(gòu)、含意方面都是相同的，這實(shí)際上也是一類(lèi)“repeating group”；同時(shí)這種設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致某些查詢困難，比如“有哪些藝人喜歡黃色？”
解決方案是將表拆分成兩個(gè)：
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ID
|
Artist
|
……
|
|
1
|
Babyface
|
……
|
|
2
|
Sting
|
……
|
|
ID
|
FavoriteColor
|
|
1
|
Blue
|
|
1
|
Yellow
|
|
2
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Green
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總結(jié)：
對(duì)1NF最核心的 “原子性”，違反此規(guī)范的可能性：接近于0%。不過(guò)，網(wǎng)上很多帖子說(shuō)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中根本不可能違背1NF，我認(rèn)為這是不對(duì)的。
2NF(second normal form):
No non-prime attribute in the table is functionally dependent on a part (proper subset) of a candidate key.
不存在非主屬性對(duì)任一候選鍵的部分函數(shù)依賴。
如果解釋完下面幾個(gè)概念，這個(gè)定義就可以讀懂了：
Superkey：超級(jí)鍵（L）,如果屬性或?qū)傩越M合能唯一標(biāo)識(shí)一條記錄，則它是一個(gè)Superkey。
Candidate key：候選鍵，當(dāng)Superkey只包含一個(gè)屬性時(shí)，則它是一個(gè)候選鍵；當(dāng)Superkey包含一組屬性時(shí)，僅當(dāng)這一組屬性不包含另一Superkey時(shí)，它是一個(gè)候選鍵。換句話說(shuō)，候選鍵是“純凈的”、最小化的Superkey。
Non-prime attribute：非主屬性，未在任何候選鍵中出現(xiàn)的屬性，即為非主屬性。
舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)表{First_name,Last_name,Address}，假定全名不重復(fù)，則：
Superkey：
{First_name,Last_name}
{First_name,Last_name,Address}
Candidate key:
{First_name,Last_name}
Non-prime attribute：
Address
淺白版：“2NF針對(duì)的是復(fù)合候選鍵（即鍵包含的字段個(gè)數(shù)>1）的情況，非主屬性不能只依賴于復(fù)合候選鍵中的一部分字段。”顯然，如果是非復(fù)合候選鍵，如果它符合1NF，那么它一定符合2NF。
假設(shè)有這樣一張涉及藝人與唱片公司的關(guān)系表：
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Artist
藝人
|
Company
唱片公司
|
DurationYears
簽約總年數(shù)
|
CompAddr
公司住址
|
|
Babyface
|
Solar
|
4
|
Indiana
|
|
Babyface
|
Laface
|
2
|
Indiana
|
|
|
|
|
|
顯然，{Artist,Company}為可以作為一個(gè)候選鍵，DurationYears在這沒(méi)有問(wèn)題，但CompAddr是違反2NF的，它只依賴于候選鍵的一部分（依賴于Company），這是違反2NF的，為了消除這種情況，我們可以：
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Artist
藝人
|
CompID
唱片公司
|
DurationYears
簽約總年數(shù)
|
|
Babyface
|
1
|
4
|
|
Babyface
|
2
|
2
|
|
ID
|
Company
唱片公司
|
CompAddr
公司住址
|
|
1
|
Solar
|
Indiana
|
|
2
|
Laface
|
Indiana
|
總結(jié)：
對(duì)于2NF，如果關(guān)系中的候選鍵只包含一個(gè)屬性，可以直接略過(guò)。
在考慮2NF的過(guò)程中，不要把幾個(gè)無(wú)關(guān)的實(shí)體的屬性雜揉放在一個(gè)關(guān)系中，比如Artist是一個(gè)實(shí)體、Company是一個(gè)實(shí)體，它們可以有一系列的關(guān)聯(lián)表（也是實(shí)體），但在關(guān)聯(lián)表中盡量不要引入前兩個(gè)實(shí)體的無(wú)關(guān)屬性。
3NF(Third normal form)
Every non-prime attribute is non-transitively dependent on every key of the table.
不存在非主屬性對(duì)任一鍵（候選鍵）的傳遞依賴。
傳遞依賴，你可以顧名思義，這里就不再引入定義了，舉個(gè)例子，有下面一張表：
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Tournament
賽事
|
Year
年份
|
Winner
冠軍
|
Winner Date of Birth
冠軍生日
|
|
Indiana Invitational
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1998
|
Al Fredrickson
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21 July 1975
|
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Cleveland Open
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1999
|
Bob Albertson
|
28 September 1968
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Des Moines Masters
|
1999
|
Al Fredrickson
|
21 July 1975
|
|
Indiana Invitational
|
1999
|
Chip Masterson
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14 March 1977
|
這里的候選鍵為{Tournament,Year}，顯然有這樣的決定關(guān)系：
{Tournament,Year}→Winner
{Tournament,Year}→Winner→Winner Date of Birth
其中第二條就屬于違反3NF的情況，因?yàn)?/span>Winner Date of Birth依賴于Winner而不是直接依賴于候選鍵。這種情況下，可以將Winner,Winner Date of Birth單獨(dú)作為一張表，這里不贅述。
總結(jié)：
我覺(jué)得大多數(shù)人憑借直觀感覺(jué)，就可使設(shè)計(jì)的關(guān)系符合3NF，所以這些理論，你只需要姑且讀之。
BCNF(Boyce-Codd normal form)（Boyce與Codd是該范式的兩名作者。）
Every non-trivial functional dependency in the table is a dependency on a superkey.
表中的任何非平凡函數(shù)依賴，都必須是對(duì)superkey的依賴。
non-trivial functional dependency：非平凡函數(shù)依賴，如果存在一個(gè)決定關(guān)系x→y，且y并非x的子集，則叫著y非平凡函數(shù)依賴于x。
BCNF與3NF的最大區(qū)別是它并不僅針對(duì)非主屬性（non-prime attribute）來(lái)說(shuō)，它發(fā)生的時(shí)候常常是表中根本不存在非主屬性，以至于它不可能違反2NF或3NF。而BCNF的出現(xiàn)就是為了擴(kuò)大“打擊面”。
于是BCNF的主旨是：補(bǔ)充對(duì)發(fā)生在主屬性（prime attribute）身上的函數(shù)依賴的約束，因?yàn)閷?duì)于非主屬性的約束已經(jīng)在3NF中完成了。
例子，使用關(guān)系表描述學(xué)生、課程、教師的關(guān)系（假定一名教師只負(fù)責(zé)一門(mén)課程，一門(mén)課程則可以由多位教師負(fù)責(zé)）：
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Student
學(xué)生
|
Course
課程
|
Teacher
教師
|
|
S1
|
C1
|
T1
|
|
S1
|
C2
|
T2
|
|
S2
|
C1
|
T1
|
|
S2
|
C2
|
T3
|
|
S2
|
C3
|
T2
|
候選鍵：
{Student,Course}
{Student,Teacher}
因此這里不存在非主屬性，而在主屬性的函數(shù)依賴中，存在Teacher→Course，這屬于違反BCNF的情況。
可是，問(wèn)題是這個(gè)表看起來(lái)還挺正常的啊？！它的毛病在于，我們無(wú)法阻止類(lèi)似最后一行這樣的數(shù)據(jù)插入，而這會(huì)導(dǎo)致與前提“一名教師只負(fù)責(zé)一門(mén)課程”違背。所以我們還是需要將它拆分：
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Student
學(xué)生
|
Teacher
教師
|
|
S1
|
T1
|
|
S1
|
T2
|
|
S2
|
T1
|
|
S2
|
T3
|
|
Teacher
教師
|
Course
課程
|
|
T1
|
C1
|
|
T2
|
C2
|
|
T3
|
C2
|
這樣，在“Teacher-Course”表中，借助主鍵的幫助，最后可以避免違背“一名教師只負(fù)責(zé)一門(mén)課程”這個(gè)前提。
那么，如果沒(méi)有這樣一個(gè)前提，是初的設(shè)計(jì)是否符合BCNF？目前看來(lái)是的。
真實(shí)的情況可能更為復(fù)雜，下面這個(gè)更接近于我的一些經(jīng)歷：
1）學(xué)生需要學(xué)習(xí)多門(mén)課程
2）一門(mén)課程可能有多位教師負(fù)責(zé)
3）一位教師可能負(fù)責(zé)多門(mén)課程
4）某一班級(jí)的某一課程對(duì)應(yīng)的教師是固定的（一位）
據(jù)此，為了描述學(xué)生、課程、教師三者的關(guān)系，從這一團(tuán)亂麻中最早跳出來(lái)的大概是這樣的表：
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Student
學(xué)生
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Class
班級(jí)
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Course
課程
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Teacher
教師
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|
|
|
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|
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候選鍵：
{Student,Course}
我們可以明顯地看到Student→Class違反了2NF，于是：
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Student
學(xué)生
|
Class
班級(jí)
|
|
|
|
|
|
|
|
Class
班級(jí)
|
Course
課程
|
Teacher
教師
|
|
|
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|
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從這兩張表，仔細(xì)考慮，即便我們通過(guò)Class關(guān)聯(lián)兩張表，還是無(wú)法得出學(xué)生與課程的關(guān)系（只能得出可供該學(xué)生選擇的課程），所以我們需要再添加一張表：
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Student
學(xué)生
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Course
課程
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最后大概是這么三張表，可能還有其它的方案，這里只是舉例說(shuō)明，就不糾纏了。
在BCNF之后，還有4NF，5NF，DKNF，6NF，等什么時(shí)候有空了再看看是什么東東。