MySQL 数据库范式化设计理论总结

一、设计范式

问题： 什么是范式化设计，为什么需要反规范化设计 ？

范式来自来自英文Normal From 。开发过程中要设计一个好的数据库逻辑关系，必须满足一定的约束条件，此约束条件形成了开发范式，分成几个等级，一级比一级严格。

满足这些范式理论上可以让我们的数据库逻辑结构更加简洁、清晰。

以下是常见的四种范式：

• 第一范式（1NF）
• 第二范式（2NF）
• 第三范式（3NF）
• 第四范式（BCNF）

1.第一范式（1NF）

• 每一列都是不可再分的属性值，确保每一列的原子性；
• 两列的属性相近或者相似或者一样，尽量合并属性一样的列，确保不产生冗余数据；
• 单一属性的列为基本数据类型构成；
• 设计出来的表都是简单的二维表。

举例：用户收货地址 反例：

姓名	电话	地址
张三	138000000	北京市-朝阳区-酒仙桥街道

正例：

姓名	电话	省	市	区	街道
张三	138000000	-	北京市	朝阳区	酒仙桥街道

总结：每列都是不可再分的原子值（一个列不可再分，比如通讯地址和省、市、区）

2.第二范式（2NF）

• 第二范式（2NF）是在第一范式的基础上建立起来的。
• 第二范式（2NF）要求实体的属性完全依赖与主键关联。所谓完成依赖是指不能存在与存在依赖关键字的部分属性，如果存在那么这个属性和关键字部分应该分离出来形成一个新的实体，新实体与原实体是一对多的关系。

反例：

产品 ID	用户ID	产品名称	用户姓名	购买数量	下单时间
100	1	微波炉 A102	王麻子	1	2022-08-08

正例： 订单表

产品 ID	用户ID	购买数量	下单时间
100	1	1	2022-08-08

产品表

产品 ID	产品名称
100	微波炉 A102

用户表

用户ID	用户姓名
1	王麻子

总结：消除列对主键的部分函数依赖（对于组合主键的部分依赖，比如：产品ID + 用户ID 为主键，存在用户名称，产品名称等部分主键依赖字段）

3.第三范式 （3NF）

• 满足第三范式（3NF）必须满足第二范式（2NF）。
• 第三范式（3NF） 要求一个数据表中不包含已在其他表中包含的非主键关键字信息，即数据不能存在传递关系，即每个属性都跟主键有关系直接关系而不是间接关系。

反例：

订单ID	用户ID	产品ID	产品名称	产品厂家
1	1	100	微波炉 A102	美的
2	2	200	变频空调 B101	海尔

正例： 订单表

订单ID	用户ID	产品ID
1	1	100
2	2	200

商品信息表

产品ID	产品名称	产品厂家
100	微波炉 A102	美的
200	变频空调 B101	海尔

总结：消除字段对非主键的传递依赖（就是需要取消订单中比如商品名称、商品地址等冗余信息）。

二、范式化设计

在真正的数据库规范定义上，非常的严谨，比如第二范式（2NF）的定义“若某关系 R 术语第一范式，且每个非主属性完全函数依赖于候选码，则关系 R 属于第二范式”。

结论：并不是说完全符合规范化理论的设计是最完美的设计，而是要看具体的业务场景反复实践总结最合适的设计。

三、反规范化设计

所谓反规范化设计，就是针对规范化而言的。 1、为了性能和读取效率而适当的违反对数据库范式设计的要求； 3、为了查询的性能，允许存在部分（少量）冗余数据。换句话说，反规范化设计就是直接用空间换时间。

• 商品信息

ID	商品名称	商品价格	商品描述	商品图片地址
1	微波炉 A101	$100.99	可以加热食物的微波炉	tupian.baidu.com

• 分类信息

分类 ID	分类名称
1	电器

• 商品分类对应关系表

商品ID	分类ID
1	1

• 商品信息反规范化设计

ID	商品名称	分类名称	商品价格	商品描述	商品图片地址
1	1	电器	$100.99	可以加热食物的微波炉	tupian.baidu.com

四、设计总结

• 数据库的规划化范式设计，在逻辑结构上可以让结构更加细粒度，容易理解。
• 但是我们在实际的开发过程中，需要考虑性能和时间成本，往往或多或少，会允许数据冗余（反规范化设计），通常可以达到 2NF。