MySql学习20----数据库范式
一. 数据库设计范式
1.1 何为范式
简言之就是，数据库设计对数据的存储性能，还有开发人员对数据的操作都有莫大的关系。所以建立科学的，规范的的数据库是需要满足一些规范的来优化数据数据存储方式。在关系型数据库中这些规范就可以称为范式。
1.2 理解范式前的基本概念准备
实体：现实世界中客观存在并可以被区别的事物。比如“一个学生”、“一本书”、“一门课”等等。值得强调的是这里所说的“事物”不仅仅是看得见摸得着的“东西”，它也可以是虚拟的，比如说“老师与学校的关系”。
属性：教科书上解释为：“实体所具有的某一特性”，由此可见，属性一开始是个逻辑概念，比如说，“性别”是“人”的一个属性。在关系数据库中，属性又是个物理概念，属性可以看作是“表的一列”。
元组：表中的一行就是一个元组。
分量：元组的某个属性值。在一个关系数据库中，它是一个操作原子，即关系数据库在做任何操作的时候，属性是“不可分的”。否则就不是关系数据库了。
码：表中可以唯一确定一个元组的某个属性（或者属性组），如果这样的码有不止一个，那么大家都叫候选码，我们从候选码中挑一个出来做老大，它就叫主码。
全码：如果一个码包含了所有的属性，这个码就是全码。
主属性：一个属性只要在任何一个候选码中出现过，这个属性就是主属性。
非主属性：与上面相反，没有在任何候选码中出现过，这个属性就是非主属性。
外码：一个属性（或属性组），它不是码，但是它别的表的码，它就是外码。
1.2 范式分类
- 第一范式：当关系模式R的所有属性都不能再分解为更基本的数据单位时，称R是满足第一范式的，简记为1NF。满足第一范式是关系模式规范化的最低要求，否则，将有很多基本操作在这样的关系模式中实现不了。
- 第二范式：如果关系模式R满足第一范式，并且R的所有非主属性都完全依赖于R的每一个候选关键属性，称R满足第二范式，简记为2NF。
- 第三范式：设R是一个满足第一范式条件的关系模式，X是R的任意属性集，如果X非传递依赖于R的任意一个候选关键字，称R满足第三范式，简记为3NF.
note：关系实质上是一张二维表，其中每一行是一个元组，每一列是一个属性
二. 第一范式
数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值，即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。（保持数据的原子性）
数据原子性很好理解，就是表中的字段不可再分。符合数据库第一范式的表，每个字段表意明确，看个例子：
这是一张简单的员工信息表，其中有工号、姓名、电话三个字段。通过电话这个字段获得的信息有可能是家庭电话，或是工作地点的电话，或是手机，因此表达的信息并不明确，我们可以改成这样：
经过修改，表格的含义就很清晰了。
三. 第二范式
在满足第一范式的基础上，实体的每个非主键属性完全函数依赖于主键属性（消除部分依赖）。满足1NF后，要求表中的所有列，都必须依赖于主键，而不能有任何一列与主键没有关系，也就是说一个表只描述一件事情，这就是第二范式。
依赖：对于X的每个值，Y都有一个值与之对应，反过来则不一定不成立，这叫做X函数决定Y，Y函数依赖X（X往往是主键）。
还拿上面的那张表举来说，对于每个工号，都有一个姓名与之对应，即工号决定姓名，姓名依赖工号；但由于员工之间可能有重名，一个姓名可能对应多个工号，所以姓名不能决定工号。
部分依赖：当主键由两个或两个以上字段构成，而表中的某些信息通过主键的一个字段就能唯一确定，我们称这样的依赖关系为部分依赖，比如这个例子：
学生选课（学号，姓名，专业，课程号，课程名，成绩），该表中一个学生可以选多门课，一门课有多个学生。学号和课程号可以唯一确定一条记录，因此用学号和课程号做主键。
表中的姓名、专业通过主键中的学号就能唯一确定，而课程名通过课程号唯一确定，这就是部分依赖，这样的设计不符合第二范式。
不符合第二范式会带来哪些问题呢？
1、数据信息冗余，可见上表
2、增删改会出现问题，比如有一门《操作系统》没有人选，那么由于缺少学号（主键之一）那么这门课就不能出现在表里。
如何解决呢，我们可以用关系分解的方法消除部分依赖，将上表改成如下三张表：
再比如：
订单表只描述订单相关的信息，所以所有字段都必须与订单id相关
产品表只描述产品相关的信息，所以所有字段都必须与产品id相 关；
因此不能在一张表中同时出现订单信息与产品信息；如下图所示：
四. 第三范式
必须先满足第二范式（2NF），要求：表中的每一列只与主键直接相关而不是间接相关，（表中的每一列只能依赖于主键）；这就是第三范式。
传递依赖：A依赖于B，B依赖于C，就可以说A依赖C。看这样一张表：
这张表中有如下决定关系： 学号-->姓名，性别，系号-->决定系名，宿舍号-->决定宿舍电话，也有 学号-->系名，学号-->宿舍电话。
在这样一张表中则存在着传递依赖。也就是系名依赖系号，系号依赖学号，那么间接的系名依赖学号，宿舍号、宿舍电话和学号之间也有同样的关系。这样设计表的同样会带来数据冗余，操作异常等问题。那么我们同样可以用关系分解的分解的方法来消除传递依赖，将这张表分成三张表：
这就是数据可设计的三范式了。
再比如：
订单表中需要有客户相关信息，在分离出客户表之后，订单表中只需要有一个用户id即可，而不能有其他的客户信息。因为其他的客户信息直接关联于用户id，而不是直接与订单id直接相关。
