我对关系型数据库设计范式的理解

所谓范式，是关系型数据库关系模式规范化的标准，从规范化的宽松到严格，分别为不同的范式，通常使用的有第一范式、第二范式、第三范式及BC范式等。范式是建立在函数依赖基础上的。

函数依赖

定义：设有关系模式R(U)，X和Y是属性集U的子集，函数依赖是形为X→Y的一个命题，对任意R中两个元组t和s，都有t[X]=s[X]蕴t[Y]=s[Y]，那么FD X→Y在关系模式R(U)中成立。X→Y读作‘X函数决定Y’，或‘Y函数依赖于X’。

通俗的讲，如果一个表中某一个字段Y的值是由另外一个字段或一组字段X的值来确定的，就称为Y函数依赖于X。

函数依赖应该是通过理解数据项和企业的规则来决定的，根据表的内容得出的函数依赖可能是不正确的。

第一范式（1NF）

定义：果关系模式R的每个关系r的属性都是不可分的数据项，那么就称R是第一范式的模式。简单的说，每一个属性都是原子项，不可分割。 1NF是关系模式应具备的最起码的条件，如果数据库设计不能满足第一范式，就不称为关系型数据库。关系数据库设计研究的关系规范化是在1NF之上进行的。

第二范式（2NF）

定义：如果关系模式R是1NF，且每个非主属性完全函数依赖于候选键，那么就称R是第二范式。简单的说，第二范式要满足以下的条件：首先要满足第一范式，其次每个非主属性要完全函数依赖与候选键，或者是主键。也就是说，每个非主属性是由整个主键函数决定的，而不能由主键的一部分来决定。

举个例子：

有股票日行情表的主键是股票代码和交易日期组成。非主属性中有收盘价和成交量等，都是由主键，即股票代码和交易日期函数决定的，单独的股票代码或者交易日期都不能函数决定这些非主属性。如果这个表中有非主属性股票简称，则股票简称是可以由股票代码来函数决定的，这样股票简称这个非主属性就不是完全函数依赖于候选键，这样的设计就不满足第二范式。

第三范式（3NF）

定义：如果关系模式R是2NF，且关系模式R（U，F）中的所有非主属性对任何候选关键字都不存在传递依赖，则称关系R是属于第三范式。简单的说，第三范式要满足以下的条件：首先要满足第二范式，其次非主属性之间不存在函数依赖。由于满足了第二范式，表示每个非主属性都函数依赖于主键。如果非主属性之间存在了函数依赖，就会存在传递依赖，这样就不满足第三范式。

举个例子：

在股票基本情况表中，主键是股票代码，有非主属性所属一级行业和所属二级行业。根据业务规则，所属二级行业能够函数决定所属一级行业，这就表示存在这样一种关系：股票代码函数决定所属二级行业，所属二级行业函数决定所属一级行业，这就形成了传递依赖，这样的设计就不符合第三范式。

不过在实际运用中，为查询和使用的方便，有时也会违反第三范式。如上例，如果没有所属一级行业的属性，需要查询所属一级行业的相关股票，需要查询时使用函数来从二级行业中函数生成所属一级行业，使用性能上会受影响。所以通常会加上所属一级行业的属性。

BC范式（BCNF）

BC范式是第三范式的增强版，不过也有人说是直接从1NF发展过来的，即每个属性，包括主属性或非主属性，都完全依赖于候选键，并且不存在传递依赖情况。