数据库设计范式2——BC范式和第四范式

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数据库设计范式2——BC范式和第四范式

深蓝居 2016-08-31 17:58:28 浏览1925 评论0

摘要: 我在很久之前的一篇文章中介绍了数据库模型设计中的基本三范式,今天,我来说一说更高级的BC范式和第四范式。 回顾 我用大白话来回顾一下什么是三范式: 第一范式:每个表应该有唯一标识每一行的主键。 第二范式:在复合主键的情况下,非主键部分不应该依赖于部分主键。

我在很久之前的一篇文章中介绍了数据库模型设计中的基本三范式,今天,我来说一说更高级的BC范式和第四范式。

回顾

我用大白话来回顾一下什么是三范式:

第一范式:每个表应该有唯一标识每一行的主键。

第二范式:在复合主键的情况下,非主键部分不应该依赖于部分主键。

第三范式:非主键之间不应该有依赖关系。

这是我们设计数据库的基本规则,但是只有这三个规则并不能完全解决数据的增删改的异常情况,下面就来看看BC范式的例子。

BC范式

BC范式(BCNF)是Boyce-Codd范式的缩写,其定义是:在关系模式中每一个决定因素都包含候选键,也就是说,只要属性或属性组A能够决定任何一个属性B,则A的子集中必须有候选键。BCNF范式排除了任何属性(不光是非主属性,2NF和3NF所限制的都是非主属性)对候选键的传递依赖与部分依赖。

比如我们有一个学生导师表,其中包含字段:学生ID,专业,导师,专业GPA,这其中学生ID和专业是联合主键。

StudentId Major Advisor MajGPA
1 人工智能 Edward 4.0
2 大数据 William 3.8
1 大数据 William 3.7
3 大数据 Joseph 4.0

这个表的设计满足三范式,有主键,不存在主键的部分依赖,不存在非主键的传递依赖。但是这里存在另一个依赖关系,“专业”函数依赖于“导师”,也就是说每个导师只做一个专业方面的导师,只要知道了是哪个导师,我们自然就知道是哪个专业的了。

所以这个表的部分主键依赖于非主键部分,那么我们可以进行以下的调整,拆分成2个表:

学生导师表:

StudentId Advisor MajGPA
1 Edward 4.0
2 William 3.8
1 William 3.7
3 Joseph 4.0

导师表:

Advisor Major
Edward 人工智能
William 大数据
Joseph 大数据

 

第四范式

如果满足了BC范式,那么就不再会有任何由于函数依赖导致的异常,但是我们还可能会遇到由于多值依赖导致的异常。

比如我们建立课程教师和教材的模型,我们规定,每门课程有对应的一组教师,每门课程也有对应的一组教材,一门课程使用的教程和教师没有关系。这样我们首先肯定有三个实体表,分别表示课程,教师和教材。现在我们要建立这三个对象的关系,于是我们建立的关系表,定义如下:

课程ID,教师ID,教程ID;这三列作为联合主键。

以下是示例,为了表述方便,我们用Name代替ID,这样更容易看懂:

Course Teacher Book
英语 Bill 人教版英语
英语 Bill 美版英语
英语 Jay 美版英语
高数 William 人教版高数
高数 Dave 美版高数

这个表除了主键,就没有其他字段了,所以肯定满足BC范式,但是却存在多值依赖导致的异常。

我们先来看看多值依赖的定义:

一个关系,至少存在三个属性(A、B、C),才能存在这种关系。对于每一个A值,有一组确定的B值和C值,并且这组B的值独立于这组C的值。

假如我们下学期想采用一本新的英版高数教材,但是还没确定具体哪个老师来教,那么我们就无法在这个表中维护Course高数和Book英版高数教材的的关系。

解决办法是我们把这个多值依赖的表拆解成2个表,分别建立关系。这是我们拆分后的表:

Course Teacher
英语 Bill
英语 Jay
高数 William
高数 Dave

 

Course Book
英语 人教版英语
英语 美版英语
高数 人教版高数
高数 美版高数

第四范式的定义很简单:已经是BC范式,并且不包含多值依赖关系。

除了第四范式外,我们还有更高级的第五范式和域键范式(DKNF),第五范式处理的是无损连接问题,这个范式基本没有实际意义,因为无损连接很少出现,而且难以察觉。而域键范式试图定义一个终极范式,该范式考虑所有的依赖和约束类型,但是实用价值也是最小的,只存在理论研究中。

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