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前言

上一篇博客中，我們學(xué)習(xí)增刪查改等基本操作，在工作中，每種表之間都是存在關(guān)聯(lián)的，而不是相互獨(dú)立的，因此這一篇中，我們來學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和聯(lián)合查詢

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1.范式

數(shù)據(jù)庫的范式是?組規(guī)則。在設(shè)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫時(shí)，遵從不同的規(guī)范要求，設(shè)計(jì)出合理的關(guān)系型數(shù)
據(jù)庫，這些不同的規(guī)范要求被稱為不同的范式。
關(guān)系數(shù)據(jù)庫有六種范式：第?范式（1NF）、第?范式（2NF）、第三范式（3NF）、巴斯-科德
范式（BCNF）、第四范式（4NF）和第五范式（5NF，又稱完美范式），越高的范式數(shù)據(jù)庫冗余越
小。然而，普遍認(rèn)為范式越高雖然對(duì)數(shù)據(jù)關(guān)系有更好的約束性，但也可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫IO更繁忙，因此
在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)通常只需滿足第三范式即可。

1.1.第一范式

1.1.1 定義

? 數(shù)據(jù)庫表的每?列都是不可分割的原子數(shù)據(jù)項(xiàng)，而不能是集合，數(shù)組，對(duì)象等非原子數(shù)據(jù)。
? 在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)中，滿足第一范式是對(duì)關(guān)系模式的基本要求。不滿足第一范式的數(shù)據(jù)庫就不
能被稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫，

1.1.2.例子

定義一個(gè)學(xué)生表，包括學(xué)生信息和學(xué)校信息。
但是我們發(fā)現(xiàn)上面的學(xué)校，學(xué)校也是一個(gè)對(duì)象，他也可以繼續(xù)再分，因此這樣分是不滿足第一范式的。
因此在定義表的時(shí)候，對(duì)照到數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)類型，每一個(gè)字段都可以用一個(gè)數(shù)據(jù)類型表示，那么當(dāng)前的數(shù)據(jù)類型就滿足第一范式

1.2.第二范式

1.2.1 定義

在滿足第一范式的基礎(chǔ)上，不存在非關(guān)鍵字段對(duì)任意候選鍵的部分函數(shù)依賴。存在于表中定義了復(fù)合主鍵的情況下。

候選鍵：可以唯?標(biāo)識(shí)一行數(shù)據(jù)的列或列的組合，可以從候選鍵中選?個(gè)或多個(gè)當(dāng)做表的主鍵

1.2.2 例子

學(xué)生可以選修課程，課程有對(duì)應(yīng)的學(xué)分，學(xué)生考試后每門課程會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的成績(jī)。
首先先舉一個(gè)反例，那就是所有的內(nèi)容都寫在一個(gè)表中。

• 這張表中使用學(xué)號(hào)+課程名定義復(fù)合主鍵來唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)學(xué)生某門課程的成績(jī)，這也是這張表的主要作用
• 學(xué)生是通過學(xué)號(hào)來確定的，學(xué)生的姓名、年齡和性別和課程沒有關(guān)系，即 學(xué)生的信息只依賴學(xué)號(hào)，不依賴課程名；學(xué)分是通過課程來確定的，課程的學(xué)分與學(xué)生沒有關(guān)系，即學(xué)分只依賴課程名，不依賴學(xué)生
• 對(duì)于使用復(fù)合主鍵的表，如果??數(shù)據(jù)中的有些列只與復(fù)合主鍵中的?個(gè)或其中幾個(gè)列有關(guān)系，那么就說他存在部分函數(shù)依賴，也就不滿足第?范式。
  

1.2.3.不滿足第二范式可能會(huì)出現(xiàn)的問題

1. 數(shù)據(jù)冗余
   學(xué)生的姓名、年齡、性別和課程的學(xué)分在每行記錄中重復(fù)出現(xiàn)，造成了大量的數(shù)據(jù)冗余。
2. 更新異常
   如果要調(diào)整MySQL的學(xué)分，那么就需要更新表中所有關(guān)于MySQL的記錄，?旦執(zhí)行中斷導(dǎo)致某些記錄更新成功，某些數(shù)據(jù)更新失敗，就會(huì)造成表中同?門課程出現(xiàn)不同學(xué)分的情況，出現(xiàn)數(shù)據(jù)不?致問題。
3. 插?異常
   ?前這樣的設(shè)計(jì)，成績(jī)與每?門課和學(xué)生都有對(duì)應(yīng)關(guān)系，也就是說只有學(xué)?參加選修課程考試取得了成績(jī)才能生成?條記錄。當(dāng)有一門新課還沒有學(xué)生參加考試取得成績(jī)之前，那么這門新課在數(shù)據(jù)庫中是不存在的，因?yàn)槌煽?jī)?yōu)榭諘r(shí)記錄沒有意義。
4. 刪除異常
   把畢業(yè)學(xué)生的考試數(shù)據(jù)全都刪除，此時(shí)課程和學(xué)分的信息也會(huì)被刪除掉，有可能導(dǎo)致?段時(shí)間內(nèi)，數(shù)據(jù)庫里沒有某門課程和學(xué)分的信息
   

1.3.第三范式

1.3.1 定義

在滿足第二范式的基礎(chǔ)上，不存在非關(guān)鍵字段，對(duì)任?候選鍵的傳遞依賴。

2.3.2 示例

要求學(xué)生表中記錄學(xué)生所屬的學(xué)院，在滿足第二范式的基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)生表做出修改。
我們先舉一個(gè)反例

• 因?yàn)槭且枋鰧W(xué)生信息，并且在表中定義了Id為主鍵，Id可以明確的標(biāo)識(shí)每條學(xué)生信息
• 在這個(gè)表結(jié)構(gòu)中，可以看出學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名、年齡、性別與主鍵Id強(qiáng)相關(guān)；學(xué)院電話、學(xué)院地址與學(xué)院強(qiáng)相關(guān)；在?個(gè)表中出現(xiàn)了兩個(gè)強(qiáng)相關(guān)的關(guān)系，而且這兩個(gè)強(qiáng)相關(guān)關(guān)系又存在傳遞現(xiàn)象，即通過學(xué)生Id可以找到學(xué)生記錄，學(xué)?記錄中包含學(xué)院名，每個(gè)學(xué)院又有自己的電話和地址。
• 這種傳遞現(xiàn)象稱為傳遞依賴，所以當(dāng)前的表不滿足第三范式

按照下面圖寫的，就符合第三范式

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2. 設(shè)計(jì)過程

1. 從現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)中抽象得到概念類
   概念類是從現(xiàn)實(shí)世界中抽象出來的，在需求分析階段就需要確定下來
   類對(duì)應(yīng)了數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中的實(shí)體，實(shí)體對(duì)應(yīng)了數(shù)據(jù)庫中的表
   類中的屬性對(duì)應(yīng)實(shí)體中的屬性，實(shí)體的屬性對(duì)應(yīng)了表中的列
2. 確定實(shí)體與實(shí)體之間的關(guān)系，并畫出E-R畫，方便項(xiàng)目參與?員理解與溝通
3. 根據(jù)E-R圖完成SQL語句的編號(hào)并創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫

3. 實(shí)體-關(guān)系圖

實(shí)體-關(guān)系圖（Entity-Relationship Diagram）簡(jiǎn)稱E-R圖，也稱作實(shí)體聯(lián)系模型、實(shí)體關(guān)系模型，是?種用于描述數(shù)據(jù)模型的概念圖，主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)階段。

3.1 E-R圖的基本組成

E-R圖包含了以下三種基本成分：
? 實(shí)體：即數(shù)據(jù)對(duì)象，用矩形框表，比如用戶、學(xué)生、班級(jí)等。
? 屬性：實(shí)體的特性，用橢圓形或圓角矩形表示，如學(xué)生的姓名、年齡等。
? 關(guān)系：實(shí)體之間的聯(lián)系，用菱形框表示，并標(biāo)明關(guān)系的類型，并用直線將相關(guān)實(shí)體與關(guān)系連接起來。

3.2 關(guān)系的類型

3.2.1 一對(duì)一關(guān)系(1:1)

• 一個(gè)用戶實(shí)體包含的屬性有：用戶昵稱，真實(shí)姓名，手機(jī)號(hào)，郵箱地址，性別，學(xué)校
• 一個(gè)賬戶實(shí)體包含的屬性有：登錄用戶名，密碼
• 用戶實(shí)體與賬戶實(shí)體是一對(duì)一的關(guān)系，用E-R圖表如下：
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3.2.2 ?對(duì)多關(guān)系(1:N)

? ?個(gè)學(xué)生實(shí)體包含的屬性有：真實(shí)姓名，學(xué)號(hào)，年齡，性別，入學(xué)時(shí)間
? ?個(gè)班級(jí)實(shí)體包含的屬性有：班級(jí)名，學(xué)生人數(shù)
? ?個(gè)班級(jí)中有多個(gè)學(xué)生，所以班級(jí)實(shí)體與學(xué)生實(shí)體是一對(duì)多的關(guān)系，反過來說學(xué)生實(shí)體與班級(jí)實(shí)體是多對(duì)一，用E-R圖表示如下:

3.2.3 多對(duì)多關(guān)系(M:N)

• ?個(gè)學(xué)生實(shí)體包含的屬性有：真實(shí)姓名，學(xué)號(hào)，年齡，性別、入學(xué)時(shí)間
• ?個(gè)課程實(shí)體包含的屬性有：課程名
• ?個(gè)學(xué)生可以選修改多門課程，一門課程也可以被多名學(xué)生選修改，所以學(xué)生與課程之間是多對(duì)多關(guān)系，用E-R圖表示如下：

• 對(duì)于多對(duì)多關(guān)系，可以使用中間表進(jìn)行記錄，比如?個(gè)學(xué)生參加了某?門課程的考試得到了相應(yīng)的成績(jī)，用E-R圖表示如下：
  

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