数据库设计模式：从范式化到反范式化，满足不同业务需求

# 1. 数据库设计基础

数据库设计是创建和维护数据库的蓝图，是确保数据库有效和高效的关键。数据库设计涉及到数据建模、规范化、索引和优化等多个方面。

数据建模是数据库设计的第一步，它涉及到识别和组织数据实体、属性和关系。规范化是将数据组织成多个表的过程，以消除数据冗余和确保数据完整性。索引是用于快速查找和检索数据的特殊数据结构。优化是调整数据库以提高性能的过程，包括查询优化、索引优化和硬件优化。

数据库设计是一个迭代的过程，需要根据业务需求和数据特征进行调整。良好的数据库设计可以提高数据管理效率、降低维护成本并支持业务增长。

# 2. 范式化数据库设计

范式化数据库设计是一种数据组织方法，旨在消除数据冗余和异常，确保数据完整性和一致性。范式化数据库设计分为三个主要级别：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）和第三范式（3NF）。

### 2.1 第一范式（1NF）

1NF要求每个表中的每一行都唯一标识一个实体，并且每个列都包含有关该实体的单个属性。换句话说，每一行都是一个独立的记录，并且没有重复的列。

**例子：**

CREATE TABLE 学生 (
  学号 INT PRIMARY KEY,
  姓名 VARCHAR(255) NOT NULL,
  年龄 INT NOT NULL
);

这个表符合1NF，因为每一行都唯一标识一个学生，并且每一列都包含有关该学生的一个属性。

### 2.2 第二范式（2NF）

2NF在1NF的基础上进一步要求，非主键列必须完全依赖于主键。换句话说，非主键列不能依赖于其他非主键列。

**例子：**

CREATE TABLE 订单 (
  订单号 INT PRIMARY KEY,
  客户号 INT NOT NULL,
  商品号 INT NOT NULL,
  数量 INT NOT NULL
);

这个表不符合2NF，因为`商品号`列依赖于`客户号`列。为了使表符合2NF，可以将`商品号`列移到一个单独的表中：

CREATE TABLE 商品 (
  商品号 INT PRIMARY KEY,
  商品名 VARCHAR(255) NOT NULL
);

CREATE TABLE 订单 (
  订单号 INT PRIMARY KEY,
  客户号 INT NOT NULL,
  商品号 INT NOT NULL,
  数量 INT NOT NULL,
  FOREIGN KEY (商品号) REFERENCES 商品(商品号)
);

现在，`订单`表符合2NF，因为所有非主键列都完全依赖于主键。

### 2.3 第三范式（3NF）

3NF在2NF的基础上进一步要求，非主键列不能依赖于其他非主键列的传递依赖关系。换句话说，非主键列只能直接依赖于主键。

**例子：**

CREATE TABLE 员工 (
  员工号 INT PRIMARY KEY,
  部门号 INT NOT NULL,
  职务 INT NOT NULL,
  工资 INT NOT NULL
);

CREATE TABLE 部门 (
  部门号 INT PRIMARY KEY,
  部门名 VARCHAR(255) NOT NULL
);

CREATE TABLE 职务 (
  职务号 INT PRIMARY KEY,
  职务名 VARCHAR(255) N