吉祥坊提款要求软件架构师-数据库系统之数据的规范化和反规范化

时间:2018-06-07 18:45来源:未知 作者:admin 围观:字体://

  :关系模型满足的确定约束条件,根据满足约束条件的级别不同,范式由低到高分为1NF(第一范式)、2NF(第二范式)、3NF(第三范式)、BCNF(BC范式)、4NF(第四范式)等。不同的级别范式性质也不同。

  把一个低一级的关系模型分解为高一级关系模型的过程,称为关系模型的规范化。关系模型分解必须遵守两个准则:

  规范化的基本思想是逐步消除不合适的函数依赖,使数据库中的各个关系模型达到某种程度的分离。规范化解决的主要是单个实体的质量问题,是对于问题域中原始数据展现的正规化处理。规范化理论给出了判断关系模型优劣的理论标准,帮助预测模式可能出现的问题,是数据库设计的指南和工具,具体有:

  函数依赖:通俗的说,就像自变量x确定之后,相应的函数值f(x)也就唯一确定了一样,函数依赖是衡量和调整数据规范化的最基础的理论依据。例如,记录职工信息的结构如下:

  职工工号(EMP_NO)、职工姓名(EMP_NAME)、所在部门(DEPT)。

  1NF是最低的规范化要求。如果关系R中所有的属性的值域都是简单域,其元素(即属性)不可再分,是属性项而不是属性组,那么关系模型R是第一范式的,记作RÎ1NF。这一限制是关系的基本性质,所以任何关系都必须满足第一范式。第一范式是实际数据库设计中必须先达到的,通常称为数据元素的结构化。如下图1,不满足1NF的例子和图2满足1NF的例子:

  经过处理后,就可以以省、市为条件进行查询和统计了。满足1NF的关系模型会出现很多重复值,并且增加了修改其数据时引起疏漏的可能性。为了消除这种数据冗余和避免更新数据的遗漏,需要增加更加规范的2NF。

  2NF:如果一个关系R属于1NF,且所有的非主属性都完全依赖于主属性,则称为第二范式,记作RÎ2NF。

  为了说明问题,用一个例子说明:有一个获得专业技术证书的人员情况登记表结构如下:

  这个结构符合1NF,其中“证书名称”和“证书编号”是主码,但是“发证部门”只完全依赖于“证书名称”,即只依赖于主关键字的一部分(即部分依赖),所以它不符合2NF,这样首先存在数据冗余,因为证书的种类可能不多。其次,在更改发证部门的时候,如果漏改了某一记录,存在数据不一致。再次,如果获得某种证书的职工全部跳槽了,那这个发证部门的信息就可能丢失了,即这种关系不允许存在某种证书没有获得者的情况。

  可以用分解的方法消除部分依赖的情况,而使关系达到2NF的标准。方法是:从现有关系中分解出新的关系表,使得每个表中所有的非关键字都完全依赖于各自的主关键字。可以分解成两个表(省份、姓名、证书名称、证书编号、核准项目、发证日期、有效期)和(证书名称、发证部门),澳门吉祥坊官方网站这样就完全符合2NF了。

  3NF:如果一个关系属于2NF,且每个非主属性不传递依赖于主属性,这种关系称为3NF,记作RÎ3NF。

  从2NF中消除传递依赖,就是3NF。例如:有一个表(职工姓名,工资级别,工资额),其中职工姓名是关键字,此关系符合2NF,但是因为工资级别决定工资额,也就是说非主属性“工资额”传递依赖于主属性“职工姓名”,它不符合3NF,同样可以使用投影分解的方法分解成两个表:(职工姓名,工资级别)和(工资级别,工资额)。

  一般满足3NF的关系模型已经消除冗余和各种异常现象,获得比较满意的效果。但无论是2NF还是3NF都没有涉及主属性间的函数依赖,所以还是会有时引起一些问题。由此引入BC范式(由Boyeet和Codd提出)。通常认为BCNF是3NF的改进。

  BC范式的定义:如果关系模型R∈1NF,且R中每一个函数依赖关系中的决定因素都包含码,则R是满足BC范式的关系,记作RÎBCNF。当一个关系模型RÎBCNF,则在函数依赖范畴里,就认为已经彻底实现了分离,消除了插入、删除的异常。

  数据库中的规范化的优点是减少了数据冗余,节约了存储空间,相应的逻辑和物理的I/O次数减少,同时加快了增加、删除、修改的速度,但是对完全规范的数据库进行查询的时候,通常需要更多的连接操作,从而影响查询的效率。因此,澳门吉祥坊官方网站有时为了提高某些查询或应用的性能而破坏规范化规则,即反规范化(非规范化处理)。

  增加冗余列是指在多个表中具有相同的列,它常用来在查询时避免连接操作。例如:以规范化设计理念,学生成绩表中不需要“姓名”,因为“姓名”字段可通过学号查询到,但在反规范化设计中,会将“姓名”字段加入表中。这样查询一个学生的成绩时,不需要与学生表进行连接操作,便可以得到对应的“姓名”。

  增加派生列是指增加的列可以通过表中的其他数据计算生成。它的作用是在查询时减少计算量,从而加快查询速度。例如:订单表中,有商品号,商品单价,采购数量,我们需要订单总价时,可以通过计算得到总价,所以规范化设计理念是不用在订单表中设计“订单总价”字段的。但范规范化就不这样考虑,由于订单总价在每次查询都需要计算,这样会占用系统大量资源,所以在此表中增加了派生列“订单总价”以提高查询效率。

  水平分割:根据一列或多列数据的值把数据行放到两个独立的表中。澳门吉祥坊官方网站水平分割通常在下面的情况下使用:

  垂直分割:把主码和一些列放到一个表,然后把主码和另外一些列放到另一个表中。如果一些表中的某些列常用,而另外一些列不常用,则可以采用垂直分割,另外垂直分割可以使得数据行变小,一个数据页就能存储更多的数据,在查询时会减少I/O次数。其缺点是需要管理冗余列,查询所有数据需要连接操作。

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