数据库设计基础:第一范式详解与应用

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数据库设计是构建信息系统的关键环节,它涉及到表结构的设计和数据之间的关联。在这个过程中,遵循一定的设计原则有助于提高数据的一致性和完整性。其中,数据库设计的三个范式——第一范式(1NF)、第二范式(2NF)以及更高的规范,是衡量数据库设计质量的重要标准。 第一范式(1NF) 第一范式是数据库设计的基础,它要求每个数据库表中的每一列都应保持原子性,即数据不可再分。这意味着每个字段只包含单一的数据值,避免存储重复的属性或组合数据。例如,如果一个“地址”字段包含了城市的详细信息,但系统需要频繁查询城市部分,将其拆分为单独的字段(如省份、城市、详细地址)以提高查询效率,即使这违反了简单性的原则,也符合1NF的要求。这种设计灵活性取决于实际业务需求。 理解第一范式的重要性 第一范式是关系数据库模型的基本要求,如果不满足这一范式,就无法确保数据的一致性和查询的有效性。例如,员工信息表应确保每个员工的信息独立且唯一,避免冗余数据,如将所有员工信息放在一列或重复的属性,这将违背1NF。 范式之间的关系 第一范式是后续范式的基础,如第二范式(2NF)会在此基础上进一步考虑非主键依赖于主键的情况。2NF确保没有部分依赖,即每个非主键字段都完全依赖于主键,而非部分依赖于主键的一部分。遵循这些范式有助于减少数据冗余,提高数据的独立性和整体性能。 总结来说,数据库设计时需要在满足1NF的基础上,逐步提升到更高层次的范式,以适应业务需求并优化数据管理。通过合理的表设计和规范化,可以降低数据异常的可能性,提高系统的稳定性和易维护性。在实际开发中,需要根据具体项目的特点和需求,灵活运用这些范式,以达到最佳的数据组织和管理效果。
2023-01-08 上传
数据库设计三⼤范式 数据的概念 数据的概念 对象object,也称为实体型。在现实世界中具有相同性质、遵循相同规则的⼀类事物的抽象称为对象。对象是实体集数据化的结果,⽐如学 ⽣、⽼师、课程等是对象。 实例instance 是指对象中的每⼀个具体的事物,例如学⽣张三、李四。 属性attribute 是实体的某⼀⽅⾯特征的抽象表⽰,例如学⽣的姓名、性别、班级、年龄等。 主码primary key 能够唯⼀标识⼀个实体。 次码secondary key 指实体中不能唯⼀标识实体的属性。 域domain 指属性的取值范围,⽐如性别中的男、⼥。 完整性 指存储在数据库中的所有数据值均正确的状态。如果数据库中存储有不正确的数据值,则该数据库称为已丧失数据完整性。 什么是范式 什么是范式 当⼀个关系中的所有分类都是不可再分的数据项时,该关系是规范化的。不可再分的数据项,即不存在组合数据项和多项数据项。⼀ 个低⼀级的关系模式,通过模式分解可以转换为若⼲⾼⼀级范式的关系模式的集合,这个过程就叫规范化。⼆维数据表可以分为5级范式为 1NF、2NF、3NF、4NF、5NF。第⼀范式满⾜最低的要求条件,第五范式满⾜最⾼要求的条件。 第⼀范式条件:必须不包含重复组的关系,即每⼀列都是不可拆分的原⼦项。 如以下表存在可再分项(⾼级职称),所以不满⾜第⼀范式 ⾮规范化转换为规范化的第⼀范式⽅法很简单,将表分别从横向、纵向展开即可。将⾼级职称横向展开即可以得到满⾜第⼀范式的表结构。 第⼆范式条件:关系模式必须满⾜第⼀范式,并且所有⾮主属性都完全依赖于主码。注意,符合第⼆范式的关系模型可能还存在数据冗余、 更新异常等问题。 举例如关系模型(职⼯号,姓名,职称,项⽬号,项⽬名称)中,职⼯号->姓名,职⼯号->职称,⽽项⽬号->项⽬名称。显然依赖关 系不满⾜第⼆范式,常⽤的解决办法是差分表格,⽐如拆分为职⼯信息表和项⽬信息表。 第三范式的条件:关系模型满⾜第⼆范式,所有⾮主属性对任何候选关键字都不存在传递依赖。即每个属性都跟主键有直接关系⽽不是间接 关系,像:a-->b-->c。⼀般数据库设计中,⼀般要求达到3NF,第四第五较少涉及。 ⽐如Student表(学号,姓名,年龄,性别,所在院校,院校地址,院校电话)这样⼀个表结构,就存在上述关系。 学号--> 所在院校 --> (院校地址,院校电话)。我们应该拆开来,如下: (学号,姓名,年龄,性别,所在院校)--(所在院校,院校地址,院校电话) 数据库的事务性 数据库的事务性 除了数据库设计三⼤范式之外,事务处理也是保证数据完整性的重要⼿段。事务是单独的⼯作单元,该单元可以包含多个操作以完成 ⼀个完整的任务。锁是在多⽤户环境中对数据访问的限制。事务和锁确保了数据的完整性。 事务处理 提交commit,当所有的操作步骤都被完整执⾏后,称该事务被提交。 回滚rollback,由于某⼀操作步骤执⾏失败,导致所有步骤都没有被提交,则事务必须回滚,即回到事务执⾏前的状态。 事务ACID属性 事务处理的特性,每⼀个事务都有他们所共有的特性,叫做ACID特性,分别是原⼦性atomicity,⼀致性consistency、隔离性 Isolation,持久性Durability。 1. 原⼦性,事务的原⼦性表⽰事务执⾏过程中,把事务作为⼀个⼯作单元处理,⼀个⼯作单元可能包括若⼲个操作步骤,每个操作步骤 都必须完成才算完成,若因任何原因导致其中的⼀个步骤操作失败,则所有步骤操作失败,前⾯的步骤必须回滚。 2. ⼀致性,事务的⼀致性保证数据处于⼀致状态。如果事务开始时系统处于⼀致状态,则事务结束时系统也应处于⼀致状态,不管事务 成功还是失败。 3. 隔离性,事务的隔离性保证事务访问的任何数据不会受到其他事务所做的任何改变的影响,直到该事务完成。 4. 持久性,事务的持久性保证加⼊事务执⾏成功,则它在系统中产⽣的结果应该是持久的。