数据库范式解析：从1NF到3NF

"数据库范式是数据库设计中的一个重要概念，用于衡量关系数据库模式的逻辑结构是否合理，确保数据的一致性和减少数据冗余。本文主要介绍了数据库的1NF（第一范式）、2NF（第二范式）和3NF（第三范式），并通过具体的练习题目进行解析。 首先，第一范式（1NF）要求数据库表中的每个字段值都是不可分割的原子值，即不存在多值属性。例如，如果有一个关系模式`r(职工姓名，工资级别，基本工资)`，其中每个属性如“职工姓名”、“工资级别”和“基本工资”都是不可再分的，那么这个关系模式就符合1NF。 接着，第二范式（2NF）是在1NF的基础上，要求所有非主属性完全依赖于每一个候选键。候选键是指能唯一标识一行记录的最小属性组合。例如，对于关系模式`R(A,B,C)`，如果F={B→C, AC→B}，则B和AC都是候选键。如果C是非主属性，而C只依赖于B（候选键的一部分），那么R不符合2NF，因为非主属性C没有完全依赖于候选键。另一个例子，`R(A,B,C,D)`，F={A→C, AD→B}，虽然A和AD都能确定B和C，但D既不依赖于A也不依赖于B，而是依赖于AD，因此，R满足2NF。 再者，第三范式（3NF）是在2NF基础上进一步消除非主属性对候选键的传递依赖。比如在关系模式`elective(SNAME, COURSE, DEPT)`中，SNAME和COURSE组合可以作为候选键，如果存在依赖关系如`COURSE→DEPT`，那么DEPT是非主属性，但它仅依赖于候选键的一部分（COURSE），这就违反了3NF。要达到3NF，需要确保非主属性直接依赖于整个候选键。 练习5中提到的关系模式SJP（学生，课程，名次），由于有`学生、课程→名次`和`课程、名次→学生`这样的函数依赖，说明SJP可能至少达到了2NF，因为名次是唯一的，依赖关系表明非主属性名次完全依赖于候选键（学生和课程）。然而，是否达到3NF还需进一步分析，看是否存在传递依赖。 练习6的CSZ（城市，街道，邮编）关系模式，根据提供的函数依赖`城市、街道→邮编`、`邮编→城市`和`街道、邮编→城市`，我们可以推断出邮编是关键字段，其他两个属性完全依赖于邮编。因此，CSZ可能满足2NF和3NF。 数据库范式的设计有助于提高数据库的效率，避免数据冗余和不一致，从而提升数据库的性能和数据完整性。通过理解和应用这些范式，可以优化数据库结构，使得数据存储更加合理。"