重新学习 MySQL 的基础知识，本章内容为数据库的第一范式，第二范式和第三方式的讲解
数据库设计的范式
简要的地说，范式就是设计数据库时，需要遵循的一些规范。通过遵从不同的规范要求，设计出合理的关系型数据库。各种范式呈递次规范，越高的范式数据库冗余越小，要遵循后面的范式，必须先遵循前边的所有范式。
目前数据库共有六种范式：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、巴斯-科德范式（BNF）、第四范式（4NF）、第五范式（5NF，又称完美范式）。
在实际数据库设计过程中，符合前三个范式就可以解决大部分的问题，因此本章着重讲解前三个范式。
例子分析
在讲解各个范式的概念之前，我决定先引出需要讲解的例子，通过问题来引出范式的概念
| 学号 | 姓名 | 系主任 | 课程名称 | 分数 |
|---|---|---|---|---|
| 10010 | 张三 | 计算机系陈续缘 | 数据结构 | 90 |
| 10010 | 张三 | 计算机系陈续缘 | 数据库 | 85 |
| 10010 | 张三 | 计算机系陈续缘 | 编译原理 | 77 |
| 10020 | 李四 | 经管系刘快计 | 大学英语 | 86 |
| 10020 | 李四 | 经管系刘快计 | 高等数学 | 80 |
| 10020 | 李四 | 经管系刘快计 | 工商管理 | 82 |
| 10030 | 王五 | 自动化系赵是福 | 大学物理 | 72 |
| 10030 | 王五 | 自动化系赵是福 | 电路 | 75 |
| 10030 | 王五 | 自动化系赵是福 | 单片机技术 | 79 |
第一范式
上表为学生的选课表。观察表的结构，可以发现学号，姓名、课程名称和分数，在字面意义上都是无法继续被分割的数据项，倘如我们观察 系主任 这一列，就会发现系名和主任名称是连在一起的，很明显可以对该列进行简化，比如新增一个 系名 列
| 学号 | 姓名 | 系名 | 系主任 | 课程名称 | 分数 |
|---|---|---|---|---|---|
| 10010 | 张三 | 计算机系 | 陈续缘 | 数据结构 | 90 |
| 10010 | 张三 | 计算机系 | 陈续缘 | 数据库 | 85 |
| 10010 | 张三 | 计算机系 | 陈续缘 | 编译原理 | 77 |
| 10020 | 李四 | 经管系 | 刘快计 | 大学英语 | 86 |
| 10020 | 李四 | 经管系 | 刘快计 | 高等数学 | 80 |
| 10020 | 李四 | 经管系 | 刘快计 | 工商管理 | 82 |
| 10030 | 王五 | 自动化系 | 赵是福 | 大学物理 | 72 |
| 10030 | 王五 | 自动化系 | 赵是福 | 电路 | 75 |
| 10030 | 王五 | 自动化系 | 赵是福 | 单片机技术 | 79 |
此时，该表的每一列都成了不可分割的原子数据项，对于这类数据表，称之为符合第一范式（1NF）。
这也是绝大部分数据表都符合的基本范式。那么再次观察这张数据表存在哪些问题？
- 存在非常严重的数据冗余（重复）：
姓名、系名、系主任 - 数据添加存在问题：添加新开设的系和系主任时，数据不合法（因为新增一条数据还需要
学号、姓名、课程和分数） - 数据删除存在问题：张三毕业时，删除数据会把
系名和系主任的数据一起删除
第二范式
在介绍第二范式之前，通过观察符合第一范式的数据表来弄清楚几个概念：
- 函数依赖：可以发现通过
学号，可以确定姓名。因此说姓名依赖于学号，记为学号 --> 姓名概念 如果通过 A 属性（属性组）的值，能够唯一确定 B 属性的值，则称 B 依赖于 A
- 完全函数依赖：通过
学号和课程名称可以唯一确定该学生的分数。因此说分数完全函数依赖于属性组学号和课程名称，记为(学号, 课程名称) --> 分数概念 如果属性值 B 的确定需要依赖于属性组 A 的所有值，则称 B 完全依赖于属性组 A
- 部分函数依赖：因为
学号可以唯一确定姓名，那么属性组学号和课程名称也可以确定姓名，但是课程名称不能确定姓名，因此说姓名部分函数依赖于属性组学号和课程名称，记为(学号, 课程名称) --> 姓名概念 如果属性值 B 的确定需要依赖于属性组 A 的部分值，则称 B 部分依赖于属性组 A
- 传递函数依赖:
学号可以确定系名，系名可以确定系主任， 因此通过传递关系学号可以确定系主任, 因此称系主任传递函数依赖与学号，记为学号 --> 系名, 系名 --> 系主任概念 如果通过 A 属性（属性组）可以唯一确定 B 属性（属性组），再通过 B 属性（属性组）可以唯一确定 C 属性（属性组），则称 C 传递函数依赖于 A
- （候选）码：类似于数据表的主键，数据表中的其他所有属性都完全依赖于（候选）码，或者说完全依赖于主键。观察符合第一范式的数据表，可以发现上表的（候选）码为
(学号，课程名称)- 主属性：（候选）码属性组中的所有属性
- 非主属性：除（候选）码属性组以外的属性
我们要设计数据表符合第二范式，就需要在符合第一范式的基础上，消除非主属性对（候选）码的部分函数依赖。
在上表中， 分数 完全函数依赖于 (学号，课程名称) ，姓名 、 系名 和 系主任 部分依赖于 (学号，课程名称) ，因此我们需要将 姓名 、 系名 和 系主任 三列从原表中提出，以次来消除选课表中非主属性对（候选）码的部分函数依赖，并另建一个学生表来存放这些数据，修改如下
选课表
学号 | 姓名 | 课程名称 | 分数
—- | — | – | — | —
10010 | 张三 | 数据结构 | 90
10010 | 张三 | 数据库 | 85
10010 | 张三 | 编译原理 | 77
10020 | 李四 | 大学英语 | 86
10020 | 李四 | 高等数学 | 80
10020 | 李四 | 工商管理 | 82
10030 | 王五 | 大学物理 | 72
10030 | 王五 | 电路 | 75
10030 | 王五 | 单片机技术 | 79
学生表
| 学号 | 姓名 | 系名 | 系主任 |
|---|---|---|---|
| 10010 | 张三 | 计算机系 | 陈续缘 |
| 10020 | 李四 | 经管系 | 刘快计 |
| 10030 | 王五 | 自动化系 | 赵是福 |
此时第二张表的（候选）码就为 学号，其他属性都完全依赖于 学号，因此现在这两张表的设计都符合第二范式，此外我们还解决了之前遇到的第一个问题，解决了数据冗余的问题。但是后两个问题任然存在，如果要添加新的 系名 和 系主任 ，任然无法添加到学生表中，此外当张三毕业后，对应的 系名 和 系主任 的数据就会被删除。
第三范式
要符合第三范式，就需要在符合第二范式的基础之上消除传递依赖
观察上面新建的学生表，可以发现，其实 系主任 依赖于 系名 ， 而 系名 又依赖于 学号 ，因此学生表中存在 系主任 对 学号 的传递函数依赖
因此我们需要将 系名 和 系主任 从原表中提出，以此来消除学生表中的传递函数依赖，并新建一个系表来存储数据
学生表
| 学号 | 姓名 | 系名 |
|---|---|---|
| 10010 | 张三 | 计算机系 |
| 10020 | 李四 | 经管系 |
| 10030 | 王五 | 自动化系 |
系表
| 系名 | 系主任 |
|---|---|
| 计算机系 | 陈续缘 |
| 经管系 | 刘快计 |
| 自动化系 | 赵是福 |
此时，如果我们需要新添系名和系主任的数据，就不会出现错误了；当张三毕业后，系名和系主任的数据也不会消失，从而最后两个问题也得到了解决。