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在當今的信息時代中，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經(jīng)成為了商業(yè)應用中不可或缺的一部分。而在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，范式設計被廣泛應用，并被認為是提高數(shù)據(jù)庫管理的效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要手段。本文將從范式設計的定義、分類、重要性以及不足四個方面進行詳細闡述，以期深入探索數(shù)據(jù)庫范式設計的真正價值和限制。
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一、范式設計的定義和分類
范式設計是指將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按照一定規(guī)則進行分類和組織的一種方法，以改善數(shù)據(jù)的存儲、查詢、更新等性能。在范式設計中，通過將數(shù)據(jù)分離成多個相關性較低的表格，并消除表格之間的冗余信息，以提高數(shù)據(jù)庫的規(guī)范性和靈活性。
根據(jù)數(shù)據(jù)范式的等級劃分，可以將范式設計分為之一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）和協(xié)同范式（BCNF）等不同階段。1NF要求表中的每個字段都必須是不可再分的原子值；2NF要求表中的每個非主鍵字段都必須完全依賴于主鍵；3NF則要求表格中的每個非主鍵字段都必須依賴于主鍵或其他非主鍵字段；而BCNF則進一步強調(diào)了表格的互斥性。
二、范式設計的重要性
范式設計在數(shù)據(jù)庫管理中具有重要的作用，能夠幫助開發(fā)人員更好地管理和處理數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和規(guī)范化程度，從而優(yōu)化數(shù)據(jù)庫管理的效率和可靠性。
1.提高數(shù)據(jù)質(zhì)量
范式設計通過分離表格，消除數(shù)據(jù)冗余和重復，降低數(shù)據(jù)的冗余和重復，有效地提高了數(shù)據(jù)的一致性和準確性。這樣的數(shù)據(jù)處理方式可以極大地減少錯誤的發(fā)生，為數(shù)據(jù)分析和處理提供了優(yōu)良的基礎。
2.提高數(shù)據(jù)查詢性能
范式設計通過使表格分離成小而相對獨立的單元，可以采用較小的查詢語句來快速訪問特定數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)查詢的性能。此外，范式設計還可以減少表格之間的耦合，使得查詢的語句更加簡潔，同時還可以提升索引的效率，更加高效地訪問數(shù)據(jù)。
3.提高數(shù)據(jù)的安全性
范式設計可以幫助開發(fā)人員更加容易地控制數(shù)據(jù)的訪問權限和保護數(shù)據(jù)的安全性。通過利用范式設計來限制用戶對不相關的數(shù)據(jù)的訪問權限，可以有效地防止非法用戶訪問敏感數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)進行未授權的更改操作。
三、范式設計的不足
盡管范式設計在數(shù)據(jù)庫管理中起了積極的作用，但是范式設計也存在一些不足和限制，這些限制使得范式設計并不適用于所有的情況，因此需要開發(fā)人員根據(jù)業(yè)務需求和實際情況來選擇是否采用范式設計。
1.空間限制
在范式設計中，表格之間可以存放大量的重復數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)冗余所需的存儲空間也會相應地增加。而數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的存儲空間是有成本的，所以對于需要大量存儲數(shù)據(jù)的場景，范式設計并不適用。
2.性能限制
在數(shù)據(jù)處理過程中，范式設計需要多個數(shù)據(jù)表之間進行復雜的查詢操作，會影響數(shù)據(jù)處理的效率。對于高并發(fā)和大數(shù)據(jù)處理需求的業(yè)務場景，范式設計可能會成為瓶頸，降低整體的性能表現(xiàn)。
3.難以處理復雜查詢和關聯(lián)操作
范式設計的主要目的是將數(shù)據(jù)分為多個表之間，這樣簡化了數(shù)據(jù)訪問和管理，但在處理復雜的多表查詢操作和關聯(lián)操作時相對較為困難。此外，表格之間的關系的建立和維護也需要更多的開發(fā)工作。
四、結(jié)論
范式設計是數(shù)據(jù)庫管理中的一種重要手段，可以提高數(shù)據(jù)管理的效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量。正如本文所分析的，在數(shù)據(jù)庫設計時，范式設計的應用并非一成不變，而需根據(jù)實際需求的復雜度、數(shù)據(jù)規(guī)模和查詢操作的性能，來選擇更優(yōu)的設計方案。作為開發(fā)人員，我們要在提升數(shù)據(jù)管理效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量之間做出權衡，選擇合適的范式設計方案，以更好地滿足業(yè)務的需求。
相關問題拓展閱讀：
- 詳細說明數(shù)據(jù)庫規(guī)范的三個范式 ??
詳細說明數(shù)據(jù)庫規(guī)范的三個范式 ??
第三范式的要求如下：，每一列只有一個值，每一行都能區(qū)分。，每一個表都不包含其他表已經(jīng)包含的非主關鍵字信息。實質(zhì)上，設計范式用很形象、很簡潔的話語就能說清楚。這里將對范式進行通俗地說明，以一個簡單論壇的數(shù)據(jù)庫為例講解怎么樣將這些范式應用于實際工程.范式說明之一范式（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，符合之一范式： 字段1 字段2 字段3 字段 不符合之一范式： 字液豎段1 字段2 字段3 字段 字段3.1 字段3.很顯然，在當前的任何關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）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DBMS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DBMS中設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)庫表中不存在非關鍵字段對任一候選關鍵字段的部分函數(shù)依賴（部分函數(shù)依賴指的是存在組合關鍵字中的某些字段決定非關鍵字段的情況），也即所有非關鍵字段都完全依賴于任意一組候選關鍵字。 假定選課關系表為SelectCourse(學號, 姓名, 年齡, 課程名稱, 成績, 學分)， 關鍵字為組合關鍵字(學號, 課程名稱)，因為存在如下決定關系：(學號, 課程名稱) → (姓名, 年齡, 成績, 學分) 這個表不滿足第二范式，因為存在如下決定關系： (課程名稱) → (學分)(學號) → (姓名, 年齡) 即存在組合關鍵字中凳態(tài)的字段決定非關鍵字的情況。 由于不符合2NF，這個選課關系表會存在如下問題：(1) 數(shù)據(jù)冗余： 同一門課程由n個學生選修，”學分棗埋源”就重復n-1次；同一個學生選修了m門課程，姓名和年齡就重復了m-1次。(2) 更新異常： 若調(diào)整了某門課程的學分，數(shù)據(jù)表中所有行的”學分”值都要更新，否則會出現(xiàn)同一門課程學分不同的情況。
滿足更低程度要求的范式屬于之一范式，簡稱1NF；在之一范式中進一步滿足非野核主屬性對主屬性完全依賴要求的關段脊冊系屬于第二范式，在第二范式中進一步滿足非主屬性對主屬性沒有傳遞依賴要求的關系屬于第握宏三范式。這些范式是遞進的，范式越高、規(guī)范化程度越高。但數(shù)據(jù)庫設計中并不能一味追求高范式，因為高范式往往意味著查詢效率的降低（雖然冗余減少了，但有時為了效率，應當留部分冗余的），因此數(shù)據(jù)庫設計中，往往在效率與冗余中尋找折中或者平衡。
關系數(shù)據(jù)庫中的關系要滿足一定的要求。若關系滿足不同程度的要求，就稱它屬于不同的范式（Normal Form）。范式也叫關系范式，因為范式存在于關系中。范式是關系模式滿足不同程度的規(guī)范化要求的標準。滿足更低程困敗御度要求的范式屬于之一范式，簡稱1NF；在之一范式中進一步滿足一些要求的關系屬于第二范式，簡稱2NF，依次類推，還有3NF、BCNF、4NF、5NF，這些都是關系范式。
對關系模式的屬性間的函數(shù)依賴加以不同的限制就形成了不同的范式。這些范式是遞進的，即如果是一個關系是1NF的，它比不是1NF的關系要好；同樣，2NF的關系比1NF的關系要好等等，范式越高、規(guī)范化程度越高，關系模式就越好。
之一范式
定義 設 R 是一個關系模式，如果 R 中的每一個屬性 A 的值域中的每個值都是不可分解的，則稱 R 是屬于之一范式的，記作 R ∈ 1NF。
例如：在關系 SA（姓名，工資）中，屬性“工資”還可再分為基本工資，獎金還有補貼 3 個數(shù)據(jù)項，這違背了之一范式中元組的每個屬性不可再分的原則，所以它不滿足之一范式。
將非之一范式的關系轉(zhuǎn)換為之一范式的關系非常簡單，只需要將所有數(shù)據(jù)項都分解成不可再分的最小數(shù)據(jù)項就可以了。例如上面的關系改為 SA（姓名，基本工資，獎金，補貼）即可。
第二范式
定義 如果關系 R ∈ 1NF，并且 R 中每一個非主屬性完全函數(shù)依賴于任一個候選碼，則 R ∈ 2NF。
從定義可以看出，若某個 1NF 的關系的主碼只由一個列組成，那么這個關系就是 2NF 關系。但是，如果主碼是由多個屬性列共同組成的復合主碼，并且存在非主屬性對屬性的部分函數(shù)依賴，則這個關系不是 2NF 關系。
例如：在關系 SB（學號，姓名，系名，系主任，課號，成績）中，、
非主屬性“姓名”僅函數(shù)依賴于“學號”，也就是“姓名”部分函數(shù)依賴于主碼（學號，課號）而不是完全依賴；
非主屬性“系名”僅函數(shù)依賴于“學號”，也就是“系名”部分函數(shù)依賴于主碼（學號，課號）而不是完全依賴；
非主屬性“系主任”僅函數(shù)依賴于“學號”，也就是“系主任”部分函數(shù)依賴于主碼（學號，課號）而不是完全依賴。
所以 SB 不滿足第二范式，不是 2NF 關系?？梢杂媚Ｊ椒纸獾姆椒▽⒎?2NF 的關系模式分解為多個 2NF 的關系模式。去掉部分函數(shù)依賴關系的分解過程如下：
1. 用組成主碼的屬性枯灶的每一個子集作為主碼構(gòu)成一個表。
2. 對于每個表，將依賴于此主碼的屬性放置到此表中。汪巖
例如：將 SB 分解為兩個關系模式
SC（學號，課號，成績），主碼為（學號，課號）
SD（學號，姓名，系名，系主任），主碼為 學號。
第三范式
定義 如果關系 R ∈ 2NF，并且 R 中每一個非主屬性對任何候選碼都不存在傳遞函數(shù)依賴，則 R ∈ 3NF 。
從定義中可以看出，如果存在非主屬性對主碼的傳遞依賴，則相應的關系模式就不是 3NF。
接著上面的例子，關系模式 SC 和 SD 均是 2NF 的，但在關系 SD（學號，姓名，系名，系主任）中，存在如下函數(shù)依賴：
學號 → 系名
系名 → 系主任
系名 －\→ 學號
那么，存在著一個傳遞函數(shù)依賴“學號 → 系主任”成立。
從上面的分析可以知道，因為在 SD 中存在傳遞函數(shù)依賴，所以 SD 不滿足 3NF。因此需要對其進行下一步的分解。去掉傳遞函數(shù)依賴的分解過程如下：
1. 對于不是候選碼的每個決定因子，從關系模式中刪除依賴于該決定因子的屬性。
2. 新建一個關系模式，新的關系模式中應包含在原表中所有依賴于該決定因子的屬性。
3. 將決定因子作為新關系模式的主碼。
例如：將 SD 分解為
SE（學號，姓名，系名）
SF（系名，系主任）
這兩個關系模式不再存在傳遞依賴，它們均為第三范式。在通常的數(shù)據(jù)庫設計中，一般要求要達到 3NF。3NF 是一個實際可用的關系模式應滿足的更低范式。
通坦做俗理解
1、不可分（原子性尺信皮）
2、一表一事（每個字段都跟主鍵有關系）
3、直接相關（每陵差個字段跟主鍵都是之接相關而不是間接相關）
數(shù)據(jù)庫不遵循范式的介紹就聊到這里吧，感謝你花時間閱讀本站內(nèi)容，更多關于數(shù)據(jù)庫不遵循范式,深入探索：數(shù)據(jù)庫范式設計的重要性與不足,詳細說明數(shù)據(jù)庫規(guī)范的三個范式 ??的信息別忘了在本站進行查找喔。
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文章題目：深入探索：數(shù)據(jù)庫范式設計的重要性與不足 (數(shù)據(jù)庫不遵循范式)
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