先说几句：数据库
首先做者的劳动果实，让我对这个比较模糊到如今对范式有了一个比较清晰的认识。不过，结合我本身的实际理解及经验，我会在里面加入一些我我的的注释，以便于更好的理解，我但愿原做者可以赞成。我因此的我的说明都会放在｛｝内，而且以绿色的字体呈现。编程
引言
数据库的设计范式是数据库设计所须要知足的规范，知足这些规范的数据库是简洁的、结构明晰的，同时，不会发生插入 （insert）、删除（delete）和更新（update）操做异常。反之则是乱七八糟，不只给数据库的编程人员制造麻烦，并且面目可憎，可能存储了 大量不须要的冗余信息。
设计范式是否是很难懂呢？非也，大学教材上给咱们一堆数学公式咱们固然看不懂，也记不住。因此咱们不少人就根本不按照范式来设计数据库。
实质上，设计范式用很形象、很简洁的话语就能说清楚，道明白。本文将对范式进行通俗地说明，并以笔者曾经设计的一个简单论坛的数据库为例来说解怎样将这些范式应用于实际工程。
范式说明
第一范式（1NF）：数据库表中的字段都是单一属性的，不可再分
｛我的理解：就像一个家庭，有几个儿子，其它的儿子都是由一个部份构成，惟独有一个儿子须要两个部份构成，即这就不是一个正常的家庭，呵呵，说得过度了｝。这个单一属性由基本类型构成，包括整型、实数、字符型、逻辑型、日期型等。
例如，以下的数据库表是符合第一范式的：
| 字段1 | 字段2 | 字段3 | 字段4 |
而这样的数据库表是不符合第一范式的：
| 字段1 | 字段2 | 字段3 | 字段4 | |
| 字段3.1 | 字段3.2 |
很显然，在当前的任何关系数据库管理系统（DBMS）中，傻瓜也不可能作出不符合第一范式的数据库，由于这些DBMS不容许你把数据库表的一列再分红二列或多列。所以，
你想在现有的DBMS中设计出不符合第一范式的数据库都是不可能的。
第二范式（2NF）：数据库表中
不存在非关键字段对任一候选关键字段的部分函数依赖（部分函数依赖指的是
存在组合关键字中的某些字段决定非关键字段的状况），也即全部非关键字段都彻底依赖于任意一组候选关键字
。｛我的理解：如在一个家庭里面，任何决定都只能是爸爸、妈妈一致经过后才可以算数，就说明是正常的;若是有一个女儿能够只由妈妈决定作什么，那么这就违背了原则，就不知足约定。｝
假定选课关系表为SelectCourse(学号, 姓名, 年龄, 课程名称, 成绩, 学分)，关键字为组合关键字(学号, 课程名称)，由于存在以下决定关系：
(学号, 课程名称) → (姓名, 年龄, 成绩, 学分)
这个数据库表不知足第二范式，由于存在以下决定关系：
(课程名称) → (学分)
(学号) → (姓名, 年龄)
即存在组合关键字中的字段决定非关键字的状况。
因为不符合2NF，这个选课关系表会存在以下问题：
(1) 数据冗余：
同一门课程由n个学生选修，"学分"就重复n-1次；同一个学生选修了m门课程，姓名和年龄就重复了m-1次。
(2) 更新异常：
若调整了某门课程的学分，数据表中全部行的"学分"值都要更新，不然会出现同一门课程学分不一样的状况。
(3) 插入异常：
假设要开设一门新的课程，暂时尚未人选修。这样，因为尚未"学号"关键字，课程名称和学分也没法记录入数据库。
(4) 删除异常：
假设一批学生已经完成课程的选修，这些选修记录就应该从数据库表中删除。可是，与此同时，课程名称和学分信息也被删除了。很显然，这也会致使插入异常。
把选课关系表SelectCourse改成以下三个表：
学生：Student(学号, 姓名, 年龄)；
课程：Course(课程名称, 学分)；
｛我的理解：能够在该加上ID字段做为主键，由于若是之后课程名称有变更，再若是这个数据库运行了10年，有1000万次选课记录，那么你要去更新这一千万条记录，也算是一个费资源的问题。若是有了ID，无论你名称怎么变，都只会影响一条当前记录｝
SelectCourse(学号, 课程名称, 成绩)。
｛这里相应就改成：SelectCourse(学号, 课程ID,成绩)｝
这样的数据库表是符合第二范式的，消除了数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常。
另外，全部单关键字的数据库表都符合第二范式，由于不可能存在组合关键字。
第三范式（3NF）：在第二范式的基础上，数据表中若是
不存在非关键字段对任一候选关键字段的传递函数依赖则符合第三范式。所谓传递函数依赖，指的是如 果存在"A → B → C"的决定关系，则C传递函数依赖于A。所以，知足第三范式的数据库表应该不存在以下依赖关系：
关键字段 → 非关键字段x → 非关键字段y
假定学生关系表为Student(学号, 姓名, 年龄, 所在学院, 学院地点, 学院电话)，关键字为单一关键字"学号"，由于存在以下决定关系：
(学号) → (姓名, 年龄, 所在学院, 学院地点, 学院电话)
这个数据库是符合2NF的，可是不符合3NF，由于存在以下决定关系：
(学号) → (所在学院) → (学院地点, 学院电话)
即存在非关键字段"学院地点"、"学院电话"对关键字段"学号"的传递函数依赖。
它也会存在数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常的状况，读者可自行分析得知。
把学生关系表分为以下两个表：
学生：(学号, 姓名, 年龄, 所在学院)；
学院：(学院, 地点, 电话)。
这样的数据库表是符合第三范式的，消除了数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常。
鲍依斯-科得范式（BCNF）：在第三范式的基础上，数据库表中若是不存在任何字段对任一候选关键字段的传递函数依赖则符合第三范式。
假设仓库管理关系表为StorehouseManage(仓库ID, 存储物品ID, 管理员ID, 数量)，且有一个管理员只在一个仓库工做；一个仓库能够存储多种物品。这个数据库表中存在以下决定关系：
(仓库ID, 存储物品ID) →(管理员ID, 数量)
(管理员ID, 存储物品ID) → (仓库ID, 数量)
因此，(仓库ID, 存储物品ID)和(管理员ID, 存储物品ID)都是StorehouseManage的候选关键字，表中的惟一非关键字段为数量，它是符合第三范式的。可是，因为存在以下决定关系：
(仓库ID) → (管理员ID)
(管理员ID) → (仓库ID)
即存在关键字段决定关键字段的状况，因此其不符合BCNF范式。它会出现以下异常状况：
(1) 删除异常：
当仓库被清空后，全部"存储物品ID"和"数量"信息被删除的同时，"仓库ID"和"管理员ID"信息也被删除了。
(2) 插入异常：
当仓库没有存储任何物品时，没法给仓库分配管理员。
(3) 更新异常：
若是仓库换了管理员，则表中全部行的管理员ID都要修改。
把仓库管理关系表分解为二个关系表：
仓库管理：StorehouseManage(仓库ID, 管理员ID)；
仓库：Storehouse(仓库ID, 存储物品ID, 数量)。
这样的数据库表是符合BCNF范式的，消除了删除异常、插入异常和更新异常。
范式应用
咱们来逐步搞定一个论坛的数据库，有以下信息：
（1） 用户：用户名，email，主页，电话，联系地址
（2） 帖子：发帖标题，发帖内容，回复标题，回复内容
第一次咱们将数据库设计为仅仅存在表：
| 用户名 | 主页 | 电话 | 联系地址 | 发帖标题 | 发帖内容 | 回复标题 | 回复内容 |
这个数据库表符合第一范式，可是没有任何一组候选关键字能决定数据库表的整行，惟一的关键字段用户名也不能彻底决定整个元组。咱们须要增长"发帖ID"、"回复ID"字段，即将表修改成：
| 用户名 | 主页 | 电话 | 联系地址 | 发帖ID | 发帖标题 | 发帖内容 | 回复ID | 回复标题 | 回复内容 |
这样数据表中的关键字(用户名，发帖ID，回复ID)能决定整行：
(用户名,发帖ID,回复ID) → (email,主页,电话,联系地址,发帖标题,发帖内容,回复标题,回复内容)
可是，这样的设计不符合第二范式，由于存在以下决定关系：
(用户名) → (email,主页,电话,联系地址)
(发帖ID) → (发帖标题,发帖内容)
(回复ID) → (回复标题,回复内容)
即非关键字段部分函数依赖于候选关键字段，很明显，这个设计会致使大量的数据冗余和操做异常。
咱们将数据库表分解为（带下划线的为关键字）：
（1） 用户信息：用户名，email，主页，电话，联系地址
（2） 帖子信息：发帖ID，标题，内容
（3） 回复信息：回复ID，标题，内容
（4） 发贴：用户名，发帖ID
（5） 回复：发帖ID，回复ID
这样的设计是知足第一、二、3范式和BCNF范式要求的，可是这样的设计是否是最好的呢？
不必定。
观察可知，第4项"发帖"中的"用户名"和"发帖ID"之间是1：N的关系，所以咱们能够把"发帖"合并到第2项的"帖子信息"中；第5项"回复"中的 "发帖ID"和"回复ID"之间也是1：N的关系，所以咱们能够把"回复"合并到第3项的"回复信息"中。这样能够必定量地减小数据冗余，新的设计为：
（1） 用户信息：用户名，email，主页，电话，联系地址
（2） 帖子信息：用户名，发帖ID，标题，内容
（3） 回复信息：发帖ID，回复ID，标题，内容
数据库表1显然知足全部范式的要求；
数据库表2中存在非关键字段"标题"、"内容"对关键字段"发帖ID"的部分函数依赖，即不知足第二范式的要求，可是这一设计并不会致使数据冗余和操做异常；
数据库表3中也存在非关键字段"标题"、"内容"对关键字段"回复ID"的部分函数依赖，也不知足第二范式的要求，可是与数据库表2类似，这一设计也不会致使数据冗余和操做异常。
由此能够看出，并不必定要强行知足范式的要求，对于1：N关系，当1的一边合并到N的那边后，N的那边就再也不知足第二范式了，可是这种设计反而比较好！
对于M：N的关系，不能将M一边或N一边合并到另外一边去，这样会致使不符合范式要求，同时致使操做异常和数据冗余。
对于1：1的关系，咱们能够将左边的1或者右边的1合并到另外一边去，设计致使不符合范式要求，可是并不会致使操做异常和数据冗余。
结论
知足范式要求的数据库设计是结构清晰的，同时可避免数据冗余和操做异常。这并意味着不符合范式要求的设计必定是错误的，在数据库表中存在1：1或1：N关系这种较特殊的状况下，合并致使的不符合范式要求反而是合理的。
在咱们设计数据库的时候，必定要时刻考虑范式的要求。
