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隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的快速進(jìn)步，大量數(shù)據(jù)在各個領(lǐng)域中被廣泛地應(yīng)用。然而，如何有效地組織和管理這些數(shù)據(jù)是一個重要的問題。數(shù)據(jù)庫技術(shù)作為一種有效的數(shù)據(jù)管理工具在現(xiàn)實中發(fā)揮著越來越重要的作用。在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)模型分解是一個非常關(guān)鍵的技術(shù)，它能夠?qū)⒁粋€復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型分解為多個簡單的模型，從而提高數(shù)據(jù)的可管理性和易操作性。本文將介紹數(shù)據(jù)庫模式分解的基礎(chǔ)原理以及其應(yīng)用。
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一、什么是數(shù)據(jù)庫模式分解
在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)模型是指數(shù)據(jù)的抽象表示。它通常被定義為一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它描述了數(shù)據(jù)及其之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)庫模式分解是將一個復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型分解為多個簡單的模型的過程。它包括兩個主要步驟：函數(shù)依賴分解和關(guān)系合并。
函數(shù)依賴是關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的一種基礎(chǔ)概念，它是指一個或多個屬性的取值決定另一個屬性的取值。函數(shù)依賴分解是將一個關(guān)系模式拆分成多個滿足無損連接和依賴傳遞性規(guī)則的關(guān)系模式的過程。在函數(shù)依賴分解中，會通過一系列的規(guī)則和算法來確定哪些關(guān)系需要拆分，以及如何拆分它們。
關(guān)系合并是將多個簡單的關(guān)系模式組合為一個完整的數(shù)據(jù)模型的過程。在關(guān)系合并中，通常會針對拆分后的關(guān)系模式進(jìn)行歸一化，以確保模型的結(jié)構(gòu)合理，避免數(shù)據(jù)冗余和重復(fù)。歸一化通常分為一到五個正規(guī)型的過程，對于不同的數(shù)據(jù)模型有著不同的適應(yīng)性。
二、為什么需要數(shù)據(jù)庫模式分解
復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計既難以維護(hù)，也難以理解和性能良好，通常需要巨大的計算和存儲資源。此外，使用復(fù)雜模型還會降低數(shù)據(jù)訪問的速度和保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。這時候，數(shù)據(jù)庫模式分解就發(fā)揮了重要的作用。
數(shù)據(jù)模型分解的主要目的是提高數(shù)據(jù)的可管理性和易操作性。通過將復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型分解為多個簡單的模型，可以更好地理解和管理數(shù)據(jù)，減少錯誤，降低數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險，提高數(shù)據(jù)處理的效率。此外，數(shù)據(jù)庫模式分解還可以優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的性能，降低資源的消耗，提高系統(tǒng)的可用性。
三、數(shù)據(jù)庫模式分解的應(yīng)用
數(shù)據(jù)庫模式分解技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)庫中，例如MySQL，PostgreSQL等。對于不同的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和應(yīng)用場景，要選擇不同的分解算法和歸一化方法，以滿足不同的需求和要求。
例如，在現(xiàn)代Web應(yīng)用程序中，內(nèi)存和計算資源通常是稀缺的。因此，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計和分解過程中，需要考慮如何盡可能地減少資源消耗和優(yōu)化程序性能。一種常見的方法是將大型數(shù)據(jù)模型分解為多個小型模型，并使用分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)來處理這些數(shù)據(jù)模型的復(fù)雜性。
四、結(jié)論
數(shù)據(jù)庫模式分解是將一個復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型分解成多個簡單的模型的過程，它是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的一個非常重要的技術(shù)。它可以提高數(shù)據(jù)的可管理性和易操作性，使數(shù)據(jù)的訪問和處理更加高效和可靠。數(shù)據(jù)庫模式分解的應(yīng)用范圍很廣，不同的數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用場景需要不同的分解算法和歸一化方法。因此，我們需要了解數(shù)據(jù)庫模式分解的基本原理，并且根據(jù)實際需求和條件來進(jìn)行選擇和應(yīng)用。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- 對關(guān)系模式進(jìn)行什么分解提高數(shù)據(jù)庫的效率
- 如何將關(guān)系模式分解到BCNF
對關(guān)系模式進(jìn)行什么分解提高數(shù)據(jù)庫的效率
對關(guān)系模式進(jìn)行什么分解提高數(shù)據(jù)庫的效率
關(guān)系模式橋首氏進(jìn)行規(guī)芹宏范化的目地：規(guī)范化目的是使結(jié)構(gòu)更合理，消除存儲異常，使數(shù)據(jù)冗余盡量小，便于插入、刪除和更新
關(guān)系模式進(jìn)行規(guī)范化的原則：遵從概念單一化 “一事一地”原則，即一個關(guān)系模式描述一個實體或?qū)嶓w間的一種聯(lián)系。敏散規(guī)范的實質(zhì)就是概念的單一化。
如何將關(guān)系模式分解到BCNF
1,范式
7大范式：1NF, 2NF,3NF,BCNF,4NF,5NF,6NF
什么叫normalization?Denormalization?
Normalization是數(shù)據(jù)庫規(guī)范化,denormalization是數(shù)據(jù)庫逆規(guī)范化.
在設(shè)計和操作維護(hù)數(shù)據(jù)庫時,關(guān)鍵的步驟就是要確保數(shù)據(jù)正確地分布到數(shù)據(jù)庫的表中.使用正確的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),不僅便于對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相應(yīng)的存取操作,而且可以極大地簡化應(yīng)用程序的其他內(nèi)容（查詢、窗體、報表、代碼等）.正確進(jìn)行表設(shè)計的正式名稱就是”數(shù)據(jù)庫規(guī)范化”.目的：減少數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)冗余,增進(jìn)數(shù)據(jù)的一致性.
范式概念：
1）1NF：目標(biāo)就是表中每列都不可分割；
2）2NF：目標(biāo)就是表中的每行都是有標(biāo)識的.前提是滿足了1NF. 當(dāng)關(guān)鍵字為單field時,一定滿足2NF.當(dāng)關(guān)鍵字為組合field時（即超過一個field）,不能存在組合關(guān)鍵字中有某個字段能夠決定非關(guān)鍵字段的某部分.非主field非部分依賴于主field,即非關(guān)鍵字段必須完全依賴于一組 組合關(guān)鍵字,而不是組合關(guān)鍵字的某一部分.
3）3NF：目標(biāo)是一個table里面所有的列不依賴于另外一個table里面非關(guān)鍵的列.前提是滿足了2NF,不存在某個非關(guān)鍵字段決定另外一個非關(guān)鍵字段.即：不存在傳遞依賴（關(guān)鍵字x->非關(guān)鍵屬性y->非關(guān)鍵屬性z）
4）BCNF：前提是滿足了2NF,不存在某個非關(guān)鍵字段決定另外一個非關(guān)鍵字段.也不存在某個關(guān)鍵字段決定另外一個關(guān)鍵字段.即：在3NF基礎(chǔ)上,加上約束：不存在某個關(guān)鍵字段決定另外一個關(guān)鍵字段.
1 之一范式（1NF）
在任何一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫中,之一范式（1NF）是對關(guān)系模式的基本要求,不滿足之一范式（1NF）的數(shù)據(jù)庫就不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫.所謂之一范式（1NF）是指數(shù)據(jù)庫表的每一列都是不可分割的基本數(shù)據(jù)項,同一列中不能有多個值,即實體中的某個屬性不能有多個值或者不能有重復(fù)的屬性.如果出現(xiàn)重復(fù)的屬性,就可能需要定義一個新的實體,新的實體由重復(fù)的屬性構(gòu)成,新實體與原實體之間為一對多關(guān)系.在之一范式（1NF）中表的每一行只包含一個實例的信息.例如,對于圖3-2 中的員工信息表,不能困枯將員工信息都放在一列中顯示,也不能將其中的兩列或多列在一列中顯示；員工信息表的每一行只表示一個員工的信息,一個員工的信息在表中只出現(xiàn)一次.簡而言之,之一范式就是無重復(fù)的列.
2 第二范式（2NF）
第二范式（2NF）是在之一范式（1NF）的基礎(chǔ)上建立起來的,即滿足第二范式（2NF）必須先滿足之一范式（1NF）.第二范式（2NF）要求數(shù)據(jù)庫表中的每個實例或行必須可以被惟一地區(qū)分.為實現(xiàn)區(qū)分通常需要為表加上一個列,以存儲各個實例的惟一標(biāo)識.如圖3-2 員工信息表中加上了員工編號（emp_id）列,因禪宴為每個員工的員工編號是惟一的,因此每個員工可以被惟一區(qū)分.這個惟一屬性列被稱為主關(guān)鍵字或主鍵、主碼.第二范式（2NF）要求實體的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,如果存在,那么這個屬性和主關(guān)鍵字的這一部分應(yīng)該分離出來形成一個新的實體,新實體與原實體之間是一對多的關(guān)系.為實現(xiàn)區(qū)分通常需要為表加上一個列,以存儲各個實例的惟一標(biāo)識.簡而言之汪襲洞,第二范式就是非主屬性非部分依賴于主關(guān)鍵字.
3 第三范式（3NF）
滿足第三范式（3NF）必須先滿足第二范式（2NF）.簡而言之,第三范式（3NF）要求一個數(shù)據(jù)庫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,存在一個部門信息表,其中每個部門有部門編號（dept_id）、部門名稱、部門簡介等信息.那么在圖3-2的員工信息表中列出部門編號后就不能再將部門名稱、部門簡介等與部門有關(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,否則就會有大量的數(shù)據(jù)冗余.簡而言之,第三范式就是屬性不依賴于其它非主屬性.
例子：
之一范式（1NF）：數(shù)據(jù)庫表中的字段都是單一屬性的,不可再分.這個單一屬性由基本類型構(gòu)成,包括整型、實數(shù)、字符型、邏輯型、日期型等.
例如,如下的數(shù)據(jù)庫表是符合之一范式的：字段1 字段2 字段3 字段4
而這樣的數(shù)據(jù)庫表是不符合之一范式的：字段1 字段2 字段3 字段4 字段31字段32
很顯然,在當(dāng)前的任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（S）中,傻瓜也不可能做出不符合之一范式的數(shù)據(jù)庫,因為這些S不允許你把數(shù)據(jù)庫表的一列再分成二列或多列.因此,你想在現(xiàn)有的S中設(shè)計出不符合之一范式的數(shù)據(jù)庫都是不可能的.
第二范式（2NF）：數(shù)據(jù)庫表中不存在非關(guān)鍵字段對任一候選關(guān)鍵字段的部分函數(shù)依賴（部分函數(shù)依賴指的是存在組合關(guān)鍵字中的某些字段決定非關(guān)鍵字段的情況）,也即所有非關(guān)鍵字段都完全依賴于任意一組候選關(guān)鍵字.
假定選課關(guān)系表為Ss(學(xué)號, 姓名, 年齡, 課程名稱, 成績, 學(xué)分),關(guān)鍵字為組合關(guān)鍵字(學(xué)號, 課程名稱),因為存在如下決定關(guān)系：
(學(xué)號, 課程名稱) → (姓名, 年齡, 成績, 學(xué)分)
這個數(shù)據(jù)庫表不滿足第二范式,因為存在如下決定關(guān)系：
(課程名稱) → (學(xué)分)
(學(xué)號) → (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,這個選課關(guān)系表會存在如下問題：1) 數(shù)據(jù)冗余：同一門課程由n個學(xué)生選修,”學(xué)分”就重復(fù)n-1次；同一個學(xué)生選修了門課程,姓名和年齡就重復(fù)了-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,暫時還沒有人選修.由于還沒有”學(xué)號”關(guān)鍵字,課程名稱和學(xué)分也無法記錄入數(shù)據(jù)庫.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)庫表中刪除.但是,與此同時,課程名稱和學(xué)分信息也被刪除了.很顯然,這也會導(dǎo)致插入異常.
把選課關(guān)系表Ss改為如下三個表：
學(xué)生：Sn(學(xué)號, 姓名, 年齡)；
課程：s(課程名稱, 學(xué)分)；
選課關(guān)系：Ss(學(xué)號, 課程名稱, 成績).
這樣的數(shù)據(jù)庫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)庫表都符合第二范式,因為不可能存在組合關(guān)鍵字.
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)鍵字段對任一候選關(guān)鍵字段的傳遞函數(shù)依賴則符合第三范式.所謂傳遞函數(shù)依賴,指的是如果存在”A → → “的決定關(guān)系,則傳遞函數(shù)依賴于A.因此,滿足第三范式的數(shù)據(jù)庫表應(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Sn(學(xué)號, 姓名, 年齡, 所在學(xué)院, 學(xué)院地點, 學(xué)院),關(guān)鍵字為單一關(guān)鍵字”學(xué)號”,因為存在如下決定關(guān)系：
(學(xué)號) → (姓名, 年齡, 所在學(xué)院, 學(xué)院地點, 學(xué)院)
這個數(shù)據(jù)庫是符合2NF的,但是不符合3NF,因為存在如下決定關(guān)系：
(學(xué)號) → (所在學(xué)院) → (學(xué)院地點, 學(xué)院)
即存在非關(guān)鍵字段”學(xué)院地點”、”學(xué)院”對關(guān)鍵字段”學(xué)號”的傳遞函數(shù)依賴.
它也會存在數(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)系表分為如下兩個表：
學(xué)生：(學(xué)號, 姓名, 年齡, 所在學(xué)院)；
學(xué)院：(學(xué)院, 地點, ).
這樣的數(shù)據(jù)庫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）：在第三范式的基礎(chǔ)上,數(shù)據(jù)庫表中如果不存在任何字段對任一候選關(guān)鍵字段的傳遞函數(shù)依賴則符合BCNF.
假設(shè)倉庫管理關(guān)系表為Ssanag(倉庫, 存儲物品, 管理員, 數(shù)量),且有一個管理員只在一個倉庫工作；一個倉庫可以存儲多種物品.這個數(shù)據(jù)庫表中存在如下決定關(guān)系：
(倉庫, 存儲物品) →(管理員, 數(shù)量)
(管理員, 存儲物品) → (倉庫, 數(shù)量)
所以,(倉庫, 存儲物品)和(管理員, 存儲物品)都是Ssanag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：
(倉庫) → (管理員)
(管理員) → (倉庫)
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.它會出現(xiàn)如下異常情況：1) 刪除異常：當(dāng)倉庫被清空后,所有”存儲物品”和”數(shù)量”信息被刪除的同時,”倉庫”和”管理員”信息也被刪除了.2) 插入異常：當(dāng)倉庫沒有存儲任何物品時,無法給倉庫分配管理員.3) 更新異常：如果倉庫換了管理員,則表中所有行的管理員都要修改.
把倉庫管理關(guān)系表分解為二個關(guān)系表：
倉庫管理：Ssanag(倉庫, 管理員)；
倉庫：Ss(倉庫, 存儲物品, 數(shù)量).
這樣的數(shù)據(jù)庫表是符合BCNF范式的,消除了刪除異常、插入異常和更新異常.
簡言之?dāng)?shù)據(jù)庫五大范式：
之一范式：對于表中的每一行,必須且僅僅有唯一的行值.在一行中的每一列僅有唯一的值并且具有原子性.
（之一范式是通過把重復(fù)的組放到每個獨立的表中,把這些表通過一對多關(guān)聯(lián)聯(lián)系起來這種方式來消除重復(fù)組的）
第二范式：第二范式要求非主鍵列是主鍵的子集,非主鍵列活動必須完全依賴整個主鍵.主鍵必須有唯一性的元素,一個主鍵可以由一個或更多的組成唯一值的列組成.一旦創(chuàng)建,主鍵無法改變,外鍵關(guān)聯(lián)一個表的主鍵.主外鍵關(guān)聯(lián)意味著一對多的關(guān)系.（第二范式處理冗余數(shù)據(jù)的刪除問題.當(dāng)某張表中的信息依賴于該表中其它的不是主鍵部分的列的時候,通常會違反第二范式）
第三范式：第三范式要求非主鍵列互不依賴.（第三范式規(guī)則查找以消除沒有直接依賴于之一范式和第二范式形成的表的主鍵的屬性.我們?yōu)闆]有與表的主鍵關(guān)聯(lián)的所有信息建立了一張新表.每張新表保存了來自源表的信息和它們所依賴的主鍵）
第四范式：第四范式禁止主鍵列和非主鍵列一對多關(guān)系不受約束
第五范式：第五范式將表分割成盡可能小的塊,為了排除在表中所有的冗余.
數(shù)據(jù)庫模式分解的介紹就聊到這里吧，感謝你花時間閱讀本站內(nèi)容，更多關(guān)于數(shù)據(jù)庫模式分解,數(shù)據(jù)庫模式分解：理解數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)原理,對關(guān)系模式進(jìn)行什么分解提高數(shù)據(jù)庫的效率,如何將關(guān)系模式分解到BCNF的信息別忘了在本站進(jìn)行查找喔。
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文章題目：數(shù)據(jù)庫模式分解：理解數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)原理(數(shù)據(jù)庫模式分解)
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