怎么判断范式级别

在数据库设计中，范式是指将数据按照一定的规则进行分解，从而消除数据冗余、提高数据的一致性和完整性。目前，关系型数据库的设计中广泛应用了范式理论，而判断一个表是否符合规范的方法就叫做判断范式级别。本文将从多个角度来解析如何判断范式级别。

1.什么是范式

在进行范式级别判断前，我们首先要了解什么是范式。范式是关系模型中的一种概念，它是一种关系数据库的设计理论。目前主要有六种范式，分别是第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、巴斯-科德范式（BCNF）、第四范式（4NF）和第五范式（5NF）。随着范式等级的提高，数据库的性能和数据处理效率也会提高。因此，在实际的数据库设计过程中，设计人员需要根据具体的应用场景来选择合适范式级别。

2.如何判断范式级别

在判断范式级别前，我们需要先确认该表的主键以及各个字段之间的关系。然后根据字段之间的冗余判断其是否满足各个范式级别。

（1）第一范式（1NF）：在第一范式中，所有字段都不可分割，即每个字段的值都是原子性的。如果一个字段可以被分为多个子元素，那么这个表就不满足第一范式。例如下表：

| 学号 | 姓名 | 课程 |

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

| 001 | 张三 | 语文，数学，英语 |

| 002 | 李四 | 数学，英语，科学 |

| 003 | 王五 | 语文，科学，历史 |

以上表中，课程字段中包含多个子元素，因此不符合第一范式的要求。应将其转换为以下格式：

| 学号 | 姓名 | 课程 |

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

| 001 | 张三 | 语文 |

| 001 | 张三 | 数学 |

| 001 | 张三 | 英语 |

| 002 | 李四 | 数学 |

| 002 | 李四 | 英语 |

| 002 | 李四 | 科学 |

| 003 | 王五 | 语文 |

| 003 | 王五 | 科学 |

| 003 | 王五 | 历史 |

（2）第二范式（2NF）：在第二范式中，每个非主键字段必须完全依赖于主键，也就是说不能只依赖于主键的一部分。例如，以下表：

| 订单编号 | 商品编号 | 商品名称 | 商品单价 | 商品数量 |

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

| 001 | 1001 | 苹果 | 5.00 | 2 |

| 001 | 1002 | 香蕉 | 3.00 | 3 |

| 002 | 1003 | 葡萄 | 10.0 | 1 |

以上表中，商品名称、商品单价和商品数量仅与商品编号有关系，与订单编号没有关系。应该将其分解为以下两张表：

| 订单编号 | 商品编号 |

| ---- | ---- |

| 001 | 1001 |

| 001 | 1002 |

| 002 | 1003 |

| 商品编号 | 商品名称 | 商品单价 | 商品数量 |

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

| 1001 | 苹果 | 5.00 | 2 |

| 1002 | 香蕉 | 3.00 | 3 |

| 1003 | 葡萄 | 10.0 | 1 |

（3）第三范式（3NF）：在第三范式中，每个非主键字段必须直接依赖于主键，而不是依赖于其他非主键字段。例如，以下表：

| 姓名 | 手机号 | 省份 | 市 |

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

| 张三 | 13312345678 | 山东 | 济南 |

| 李四 | 13998765432 | 山东 | 青岛 |

以上表中，省份和市字段与手机号无关，而应该将其分解为以下两张表：

| 姓名 | 手机号 |

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

| 张三 | 13312345678 |

| 李四 | 13998765432 |

| 手机号 | 省份 | 市 |

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

| 13312345678 | 山东 | 济南 |

| 13998765432 | 山东 | 青岛 |

（4）BCNF范式：用来修正第三范式中存在的问题。在第三范式中，会存在非主键字段依赖于其他非主键字段的情况，这时如果直接将其分解，可能会造成数据冗余和损失。这时就需要用到BCNF范式，将其优先转换为BCNF范式。例如以下表：

| 学生姓名 | 课程编号 | 课程名称 | 教师姓名 |

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

| 张三 | 001 | 语文 | 李老师 |

| 李四 | 002 | 数学 | 王老师 |

| 王五 | 001 | 语文 | 李老师 |

以上表中，课程名称和教师姓名字段并不依赖于课程编号，而是依赖于课程名称。因此，应该将其分解为以下两张表：

| 学生姓名 | 课程编号 | 课程名称 |

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

| 张三 | 001 | 语文 |

| 李四 | 002 | 数学 |

| 王五 | 001 | 语文 |

| 课程名称 | 教师姓名 |

| ---- | ---- |

| 语文 | 李老师 |

| 数学 | 王老师 |

（5）第四范式（4NF）：在第四范式中，每个非主键字段都必须依赖于候选关键字。例如以下表：

| 关系 | 属性 |

| ---- | ---- |

| A | X |

| A | Y |

| B | X |

以上表中，X字段不仅和关系A有关系，也和关系B有关系。因此，应该将其分解为以下两张表：

| 关系 | 属性 |

| ---- | ---- |

| A | X |

| A | Y |

| 关系 | 属性 |

| ---- | ---- |

| B | X |

（6）第五范式（5NF）：在第五范式中，需要满足非平凡联接依赖。非平凡联接依赖是指通过联接两个或多个已存在的表来生成新表时，这个新表有一些新的函数依赖关系。例如以下表：

| 姓名 | 项目 |

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

| 张三 | 数据库设计 |

| 张三 | Java编程 |

| 李四 | 算法分析 |

| 李四 | Python编程 |

以上表中，姓名字段和项目字段的函数依赖关系可以通过以下两张表来表示：

| 学生编号 | 姓名 |

| ---- | -- |

| 001 | 张三 |

| 002 | 李四 |

| 学生编号 | 项目 |

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

| 001 | 数据库设计 |

| 001 | Java编程 |

| 002 | 算法分析 |

| 002 | Python编程 |

通过以上分析，我们可以了解如何判断范式级别，从而在实际应用中进行范式设计和优化。