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在數(shù)據(jù)庫設計中，關系模式是一種數(shù)據(jù)結構，用于描述多個數(shù)據(jù)表之間的關系。有效的關系模式可以幫助開發(fā)人員更好地組織和管理數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。本文將介紹三種常見的關系模式：一對一、一對多和多對多，并分析它們的優(yōu)缺點及應用場景。
一對一關系模式
一對一關系模式是指兩個數(shù)據(jù)表之間只存在一個對應關系。例如，一個學生只對應一個家庭住址，而一個住址也只對應一個學生，這就是一個典型的一對一關系。在實際開發(fā)中，這種關系模式的應用較少，只有在需要將數(shù)據(jù)表拆分成多個子表時才會用到。
優(yōu)點：數(shù)據(jù)的完整性得到保障，一對一關系模式可以保證沒有重復數(shù)據(jù)和無效數(shù)據(jù)，有助于提高數(shù)據(jù)的可靠性。
缺點：使用一對一關系模式需要創(chuàng)建和維護大量的關系表，這樣會占用大量的存儲空間，且操作復雜。
應用場景：一對一關系模式適用于需要將數(shù)據(jù)表拆分成多個子表時，可以將一些不常用的信息單獨存儲在一個表中，以提高系統(tǒng)的運行效率。
一對多關系模式
一對多關系模式是指一個數(shù)據(jù)表中的一條記錄對應著另一個數(shù)據(jù)表中的多條記錄。例如，一個訂單對應著多個商品，而一個商品只對應一個訂單，這就是一個典型的一對多關系。在實際開發(fā)中，應用最廣泛的關系模式就是一對多關系。
優(yōu)點：操作簡單，只需要在多的一端建立外鍵，即可建立起一對多的關系。數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)可以進行有效的維護和管理。
缺點：由于存在多個子表和主表之間的聯(lián)合查詢，所以查詢效率相對較低，可能會降低系統(tǒng)的性能。
應用場景：一對多關系模式適用于業(yè)務中需要描述單向關系的時候。例如訂單和商品之間的關系，用戶和訂單之間的關系等。
多對多關系模式
多對多關系模式是指兩個數(shù)據(jù)表之間存在多個對應關系。例如，一個學生可以選修多個課程，一個課程也可以被多個學生選修，這就是一個典型的多對多關系。在實際開發(fā)中，使用多對多關系模式比較多。
優(yōu)點：使用多對多關系模式可以有效地描述業(yè)務中的復雜關系，在存儲數(shù)據(jù)時可以避免重復和冗余數(shù)據(jù)。
缺點：由于存在多個子表和主表之間的聯(lián)合查詢，所以查詢效率相對較低，可能會降低系統(tǒng)的性能。
應用場景：多對多關系模式適用于業(yè)務中需要描述雙向關系的時候。例如學生和課程之間的關系，班級和學生之間的關系等。
本文介紹了三種常見的關系模式：一對一、一對多和多對多，對于數(shù)據(jù)建模和管理是非常重要的內容。不同的關系模式適用于不同的業(yè)務場景，在設計數(shù)據(jù)庫時，需要根據(jù)業(yè)務需求進行靈活選擇和合理配合。同時，也需要考慮到維護和查詢的效率，以便實現(xiàn)一個高性能、高可靠、易維護的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
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關于數(shù)據(jù)庫三大設計范式淺析
為了建立冗余較小、結構合理的數(shù)據(jù)庫，設計數(shù)據(jù)庫時必須遵循一定的規(guī)則。在關系型數(shù)據(jù)庫中這種規(guī)則就稱為范式。范式是符合某一種設計要求的總結。要想設計一個結構合理的關系型數(shù)據(jù)庫，必須滿足一定的范式。
真正要明白”范式（NF）”是什么意思，首先看下教材中的定義，范式是“符合某一種級別的關系模式的，表示一個關系內部各屬性之間的聯(lián)系的合理化程度”。實際上可以把它粗略地理解為一張數(shù)據(jù)表的表結構所符合的某種設計標準的級別。就像家里裝修買建材，最環(huán)保的是E0級，其次是E1級，還有E2級等等。數(shù)據(jù)庫范式也分為1NF，2NF，3NF，BCNF，4NF，5NF。一般在我們設計關系型數(shù)據(jù)庫的時候，最多考慮到BCNF就夠。符合高一級范式的設計，必定符合低一級范式，例如符合2NF的關系模式，必定符合1NF。
在實際開發(fā)中最為常見的設計范式有三個：
首先是之一范式（1NF）。
符合1NF的關系（你可以理解為數(shù)據(jù)表?！瓣P系”和“關系模式”的區(qū)別，類似于面向對象程序設計中”類“與”對象“的區(qū)別?！标P系“是”關系模式“的一個實例，你可以把”關系”理解為一張帶數(shù)據(jù)的表，而“關系模式”是這張數(shù)據(jù)表的表結構。1NF的定義為：符合1NF的關系中的每個屬性都不可再分。表1所示的情況，就不符合1NF的要求。
表1
實際上，1NF是所有關系型數(shù)據(jù)庫的最基本要求，你在關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS），例如SQL Server，Oracle，MySQL中創(chuàng)建數(shù)據(jù)表的時候，如果數(shù)據(jù)表的設計不符合這個最基本的要求，那么操作一定是不能成功的。也就是說，只要在RDBMS中已經存在的數(shù)據(jù)表，一定是符合1NF的。如果我們要在RDBMS中表現(xiàn)表中的數(shù)據(jù)，就得設計為表2的形式：表2
表2
但是僅僅符合1NF的設計，仍然會存在數(shù)據(jù)冗余過大，插入異常，刪除異常，修改異常的問題，例如對于表3中的設計：
每一名學生的學號、姓名、系名、系主任這些數(shù)據(jù)重復多次。每個系與對應的系主任的數(shù)據(jù)也重復多次——數(shù)據(jù)冗余過大
假如學校新建了一個系，但是暫時還沒有招收任何學生（比如3月份就新建了，但要等到8月份才招生），那么是無法將系名與系主任的數(shù)據(jù)單獨地添加到數(shù)據(jù)表中去的 —-—插入異常
假如將某個系中所有學生相關的記錄都刪除，那么所有系與系主任的數(shù)據(jù)也就隨之消失了（一個系所有學生都沒有了，并不表示這個系就沒有了）?！獎h除異常
假如李小明轉系到法律系，那么為了保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的一致性，需要修改三條記錄中系與系主任的數(shù)據(jù)?！薷漠惓?。
正因為僅符合1NF的數(shù)據(jù)庫設計存在著這樣那樣的問題，我們需要提高設計標準，去掉導致上述四種問題的因素，使其符合更高一級的范式（2NF），這就是所謂的“規(guī)范化”。
第二范式
第二范式在之一范式的基礎之上更進一層。是指2NF在1NF的基礎之上，消除了非主屬性對于碼的部分函數(shù)依賴。
函數(shù)依賴：若在一張表中，在屬性（或屬性組）X的值確定的情況下，必定能確定屬性Y的值，那么就可以說Y函數(shù)依賴于X，寫作 X → Y。
表中的函數(shù)依賴關系例如：
系名 → 系主任
學號 → 系主任
（學號，課名） → 分數(shù)
但以下函數(shù)依賴關系則不成立：
學號 → 課名
學號 → 分數(shù)
課名 → 系主任
（學號，課名） → 姓名
碼:假如當 K 確定的情況下，該表除 K 之外的所有屬性的值也就隨之確定，那么 K 就是碼。碼也可以理解為主鍵。
第二范式需要確保數(shù)據(jù)庫表中的每一列都和主鍵相關，而不能只與主鍵的某一部分相關（主要針對聯(lián)合主鍵而言）。也就是說在一個數(shù)據(jù)庫表中，一個表中只能保存一種數(shù)據(jù)，不可以把多種數(shù)據(jù)保存在同一張數(shù)據(jù)庫表中。
比如要設計一個訂單信息表，因為訂單中可能會有多種商品，所以要將訂單編號和商品編號作為數(shù)據(jù)庫表的聯(lián)合主鍵，如下表所示。
訂單信息表
這樣就產生一個問題：這個表中是以訂單編號和商品編號作為聯(lián)合主鍵。這樣在該表中商品名稱、單位、商品價格等信息不與該表的主鍵相關，而僅僅是與商品編號相關。所以在這里違反了第二范式的設計原則。
而如果把這個訂單信息表進行拆分，把商品信息分離到另一個表中，把訂單項目表也分離到另一個表中，就非常完美了。如下所示。
訂單信息表
訂單項目表
商品信息表
這樣設計，在很大程度上減小了數(shù)據(jù)庫的冗余。如果要獲取訂單的商品信息，使用商品編號到商品信息表中查詢即可。
因此可以總結判斷的方法是：
之一步：找出數(shù)據(jù)表中所有的碼。
第二步：根據(jù)之一步所得到的碼，找出所有的主屬性。
第三步：數(shù)據(jù)表中，除去所有的主屬性，剩下的就都是非主屬性了。
第四步：查看是否存在非主屬性對碼的部分函數(shù)依賴。
第三范式
3NF在2NF的基礎之上，消除了非主屬性對于碼的傳遞函數(shù)依賴。也就是說， 如果存在非主屬性對于碼的傳遞函數(shù)依賴，則不符合3NF的要求。
則就是第三范式需要確保數(shù)據(jù)表中的每一列數(shù)據(jù)都和主鍵直接相關，而不能間接相關。
比如在設計一個訂單數(shù)據(jù)表的時候，可以將客戶編號作為一個外鍵和訂單表建立相應的關系。而不可以在訂單表中添加關于客戶其它信息（比如姓名、所屬公司等）的字段。如下面這兩個表所示的設計就是一個滿足第三范式的數(shù)據(jù)庫表。
訂單信息表
客戶信息表
這樣在查詢訂單信息的時候，就可以使用客戶編號來引用客戶信息表中的記錄，也不必在訂單信息表中多次輸入客戶信息的內容，減小了數(shù)據(jù)冗余。
由此可見，符合3NF要求的數(shù)據(jù)庫設計，基本上解決了數(shù)據(jù)冗余過大，插入異常，修改異常，刪除異常的問題。當然，在實際中，往往為了性能上或者應對擴展的需要，經常 做到2NF或者1NF，但是作為數(shù)據(jù)庫設計人員，至少應該知道，3NF的要求是怎樣的。
關于數(shù)據(jù)庫設計的三種關系模式的介紹到此就結束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關注本站。
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名稱欄目：數(shù)據(jù)庫設計:三種關系模式簡析(數(shù)據(jù)庫設計的三種關系模式)
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