数据库范式例题解析

在数据库设计中，范式是一种重要的概念。通俗的讲，范式就是一种减少数据冗余、避免数据更新异常的设计技术。在本文中，我们将以一个具体的例子来解析范式在数据库设计中的作用。

首先，让我们来看看原始数据。假设有一个学校，这个学校是由多个系组成，每个系又有多个专业，每个专业包含多个班级。学生信息存储在班级中。

| 班级编号 | 班级名称 | 学号 | 姓名 | 性别 | 年龄 | 系名称 | 专业名称 |

| -------- | -------- | ---- | ---- | ---- | ---- | -------- | -------- |

| 001 | 信安1班 | 1 | 张三 | 男 | 20 | 信安系 | 信安专业 |

| 001 | 信安1班 | 2 | 李四 | 女 | 19 | 信安系 | 信安专业 |

| 001 | 信安1班 | 3 | 王五 | 男 | 18 | 信安系 | 信安专业 |

| 002 | 计科2班 | 4 | 赵六 | 男 | 20 | 计科系 | 计科专业 |

| 002 | 计科2班 | 5 | 钱七 | 女 | 19 | 计科系 | 计科专业 |

从上表可以看出，该表存在以下问题：

1. 数据冗余：同一班级中的学生信息重复出现。

2. 数据更新异常：如果某一个学生所在的班级发生变化，那么需要修改多行数据。

接下来，我们通过引入范式来解决这些问题。

第一范式（1NF）

第一范式要求关系表中的每个属性都是原子性的，即不可再分。我们可以通过将班级信息和学生信息分开来解决数据冗余的问题，将班级编号、班级名称、系名称、专业名称存储在班级表中，将学生编号、班级编号、学生姓名、性别、年龄存储在学生表中。

班级表：

| 班级编号 | 班级名称 | 系名称 | 专业名称 |

| -------- | -------- | ------ | -------- |

| 001 | 信安1班 | 信安系 | 信安专业 |

| 002 | 计科2班 | 计科系 | 计科专业 |

学生表：

| 学号 | 班级编号 | 姓名 | 性别 | 年龄 |

| ---- | -------- | ---- | ---- | ---- |

| 1 | 001 | 张三 | 男 | 20 |

| 2 | 001 | 李四 | 女 | 19 |

| 3 | 001 | 王五 | 男 | 18 |

| 4 | 002 | 赵六 | 男 | 20 |

| 5 | 002 | 钱七 | 女 | 19 |

第二范式（2NF）

第二范式要求每个非主属性都完全依赖于关系的主键，即不存在部分依赖。在学生表中，学生的姓名、性别、年龄完全依赖于学生的学号，班级编号只是部分依赖于学号，因此需要将班级信息作为新的表存储。将班级编号、系名称、专业名称存储在班级表中，将学号、班级编号存储在学生表中。

班级表：

| 班级编号 | 系名称 | 专业名称 |

| -------- | ------ | -------- |

| 001 | 信安系 | 信安专业 |

| 002 | 计科系 | 计科专业 |

学生表：

| 学号 | 班级编号 |

| ---- | -------- |

| 1 | 001 |

| 2 | 001 |

| 3 | 001 |

| 4 | 002 |

| 5 | 002 |

第三范式（3NF）

第三范式要求不存在传递依赖。在学生表中，班级信息的系名称和专业名称存在传递依赖于班级编号，因此需要将系信息的表和专业信息的表存储。将系编号、系名称存储在系表中，将专业编号、专业名称、系编号存储在专业表中。

班级表：

| 班级编号 | 专业编号 |

| -------- | -------- |

| 001 | 001 |

| 002 | 002 |

专业表：

| 专业编号 | 专业名称 | 系编号 |

| -------- | -------- | ------ |

| 001 | 信安专业 | 001 |

| 002 | 计科专业 | 002 |

系表：

| 系编号 | 系名称 |

| ------ | ------ |

| 001 | 信安系 |

| 002 | 计科系 |

通过引入范式，我们可以解决数据冗余和数据更新异常等问题。同时，使用第三范式将数据拆分成多个表，便于数据管理和维护。