十九、数据库设计三大范式
19.1 什么是数据库范式？
数据库表的设计依据。（就是教你怎么进行数据库表的设计）
数据库设计范式总共有3个：
- 第一范式：要求任何一张表必须有主键，每个字段原子性不可再分。
- 第二范式：建立在第一范式的基础之上，要求所有非主键字段全部依赖主键，不要产生部分依赖。
- 第三范式：建立在第二范式的基础之上，要求所有非主键字段直接依赖主键，不要产生传递依赖。
注意：三大范式是面试官经常要问的，必须熟记于心！
设计数据库表的时候，按照上面的范式进行，可以避免表中数据的冗余，空间的浪费。
19.2 第一范式
最核心，最重要的范式，所有表的设计都需要满足。
任何一张表必须有主键，每个字段原子性不可再分。
# 错误示例
学生编号 学生姓名 联系方式
------------------------------------------
1001 张三 zs@gmail.com,1359999999
1002 李四 ls@gmail.com,13699999999
1001 王五 ww@163.net,13488888888
以上的学生表并不满足第一范式，原因：
第一、没有主键；第二、联系方式可以分为邮箱地址和电话
# 正确示例
学生编号(pk) 学生姓名 邮箱地址 联系电话
----------------------------------------------------
1001 张三 zs@gmail.com 1359999999
1002 李四 ls@gmail.com 13699999999
1003 王五 ww@163.net 13488888888
19.3 第二范式
建立在第一范式的基础之上，要求所有非主键字段必须完全依赖主键，不要产生部分依赖。
# 错误示例
学生编号 学生姓名 教师编号 教师姓名
----------------------------------------------------
1001 张三 001 王老师
1002 李四 002 赵老师
1003 王五 001 王老师
1001 张三 002 赵老师
这张表描述了学生和老师的关系：1个学生可能有多个老师，1个老师有多个学生
===》这是非常典型的 多对多关系！
分析以上表是否满足第一范式？
- 上表并不满足第一范式，做以下修改：
学生编号+教师编号(pk) 学生姓名 教师姓名
----------------------------------------------------
1001 001 张三 王老师
1002 002 李四 赵老师
1003 001 王五 王老师
1001 002 张三 赵老师
学生编号 教师编号，两个字段联合做主键，复合主键（PK: 学生编号+教师编号）
分析以上表是否满足第二范式？
- 经过修改后，上表满足了第一范式，但是并不满足第二范式：“张三”依赖1001，“王老师”依赖001，显然产生了部分依赖。
产生部分依赖的缺点：数据冗余了。空间浪费了。
为了让以上的表满足第二范式，需要使用三张表来表示多对多的关系：
# 学生表
学生编号(pk) 学生名字
------------------------------------
1001 张三
1002 李四
1003 王五
# 教师表
教师编号(pk) 教师姓名
--------------------------------------
001 王老师
002 赵老师
# 学生教师关系表
id(pk) 学生编号(fk) 教师编号(fk)
------------------------------------------------------
1 1001 001
2 1002 002
3 1003 001
4 1001 002
口诀：多对多怎么设计？
多对多，三张表，关系表两个外键。
19.4 第三范式
第三范式建立在第二范式的基础之上，要求所有非主键字典必须直接依赖主键，不要产生传递依赖。
学生编号（PK） 学生姓名 班级编号 班级名称
---------------------------------------------------------
1001 张三 01 一年一班
1002 李四 02 一年二班
1003 王五 03 一年三班
1004 赵六 03 一年三班
以上表的设计是描述：班级和学生的关系。很显然是1对多关系，一个教室中有多个学生。
分析以上表是否满足第一范式？
- 满足第一范式，有主键
分析以上表是否满足第二范式？
- 满足第二范式，因为主键不是复合主键，没有产生部分依赖。主键是单一主键。
分析以上表是否满足第三范式？
- 第三范式要求：不要产生传递依赖！
一年一班依赖01，01依赖1001，产生了传递依赖。不符合第三范式的要求。产生了数据的冗余。
那应该如何设计一对多呢？做如下修改：
# 班级表：一
班级编号(pk) 班级名称
----------------------------------------
01 一年一班
02 一年二班
03 一年三班
# 学生表：多
学生编号（PK） 学生姓名 班级编号(fk)
-------------------------------------------
1001 张三 01
1002 李四 02
1003 王五 03
1004 赵六 03
口诀：一对多，两张表，多的表加外键！
19.5 总结表的设计
-
一对多：
一对多，两张表，多的表加外键！ -
多对多：
多对多，三张表，关系表两个外键！ -
一对一：
一对一，外键唯一！
一对一放到一张表中不就行了吗？为什么还要拆分表？
在实际的开发中，可能存在一张表字段太多，太庞大。这个时候要拆分表：
一对一如何设计？
没有拆分表之前：一张表
# t_user
id login_name login_pwd real_name email address........
---------------------------------------------------------------------------
1 zhangsan 123 张三 zhangsan@xxx
2 lisi 123 李四 lisi@xxx
...
这种庞大的表建议拆分为两张：
# t_login 登录信息表
id(pk) login_name login_pwd
---------------------------------
1 zhangsan 123
2 lisi 123
# t_user 用户详细信息表
id(pk) real_name email address........ login_id(fk+unique)
-----------------------------------------------------------------------------------------
100 张三 zhangsan@xxx 1
200 李四
最后，数据库设计三大范式都是理论上的，实践和理论有的时候会有偏差。
最终的目的都是为了满足客户需要，有的时候还需要拿冗余换取执行速度。因为在sql表中，表和表之间连接次数越多，效率就越低（笛卡尔积）。
有的时候可能会存在冗余，但是为了减少表的连接次数，这样做也是合理的，并且对于开发人员来说，sql语句的编写难度也会降低。