介绍数据库规范化

规范化 是雷蒙德·博伊斯和埃德加·科德在20世纪70年代提出的一种数据库优化过程。规范化过程分为多个步骤，每个步骤对应一种范式，从第一范式到第五范式，其中第五范式级别最高。

按照标准实践，每个数据库都必须经过规范化处理。

在大多数数据库中，实现到第三范式即可，且不会对功能产生负面影响。

规范化的主要目标包括：

• 保证数据完整性
• 提升数据库效率
• 提供更高效的追踪方法
• 实现更合理的数据存储
• 避免各类数据问题

数据异常

谈到避免数据问题，需要特别注意 数据异常，如果未应用范式规则，这些异常会在数据库中引发问题。常见的数据异常有三种：

• 插入异常
• 更新异常
• 删除异常

我们通过以下表格来说明这些异常。

供应商表

插入异常

插入异常 发生在无法添加新记录，除非其他相关属性已存在的情况下。例如，一家公司想推出新产品，但尚未确定供应商。此时必须等待供应商信息录入后才能添加产品信息，而不能仅输入产品内容。

更新异常

更新异常 出现在需要在多个位置修改相同值，而不是只需在一个地方修改时。例如，当供应商名称变更（如“友好补剂公司”）时，所有包含该名称的行都必须逐一更新。

删除异常

删除异常 发生在删除某条记录时，会连带删除其他本应保留的数据。
比如，公司不再销售能量饮料，需删除该行记录。这将同时删除所有与该供应商相关的数据（即所有含有该供应商的信息）。但可能我们仍希望保留该供应商的历史信息以供追溯。

了解了数据异常及其带来的问题后，接下来进入规范化的第一步。

第一范式（1NF）

第一范式（1NF）是规范化过程的第一步，必须满足1NF条件后才能进入后续步骤。1NF的要求如下：

• 单元格中不允许包含多个值。

1NF的目标是：

• 消除重复组或重复列
• 明确每张表的主键或复合主键

下面是一个未规范化的示例表，可以看到“数量”列包含多个值：

产品表

以下是符合1NF的版本：

符合1NF的产品表

为了进一步规范化，我们可以将数量信息单独提取为一张表，并使用“数量ID”作为主键：

数量ID为主键

第二范式（2NF）

第二范式（2NF）是规范化过程的第二步。要达到2NF，必须先满足1NF的所有条件。2NF的要求如下：

• 必须满足1NF

2NF的目标包括：

• 移除所有不依赖于主键的非键列
• 引入外键

我们继续用类似之前的例子来演示2NF的过程。

符合2NF的产品表

重申一点：2NF的一个核心目标是移除那些不依赖于主键的非键列。这意味着，若某列与主键无直接关系，应将其移到另一张表中。

在上表中，“产品ID”是主键，“产品名称”和“产品描述”均依赖于主键。
但“供应商”列是否也依赖于“产品ID”？答案是否定的。供应商信息应由其自身的主键（如“供应商ID”）来管理。因此，应将“供应商”信息拆分到独立的表中。

产品表

供应商ID为主键

现在引入外键的概念：外键通过一个共同字段连接两张表。外键不仅建立表之间的关联，还确保参照完整性，使表间关系始终保持一致，从而防止数据错误。

下图中，我们在“产品”表中添加了“供应商ID”作为外键，它指向“供应商”表中的主键。

供应商ID作为外键

插入供应商ID为3的记录

供应商表