范式
- 1. 第一范式（1NF）
- 2. 第二范式（2NF）
- 3. 第三范式（3NF）
- 4. BC范式（BCNF，Boyce-Codd Normal Form）
- 5. 第四范式（4NF）
- 6. 第五范式（5NF）
- 總結：
在數據庫設計中， 范式（Normal Forms, NFs）是一種用于規范化數據庫結構的理論，用以消除數據冗余、提高數據一致性，同時減少異常問題。范式的核心思想是將數據劃分成更小、更獨立的表，并通過關系（外鍵）進行連接。
1. 第一范式（1NF）
目標：確保每列的值是原子值。
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要求：
- 數據庫表中的每一列只包含單一值（原子性）。
- 不允許一列存儲多個值（如數組、列表等），也不允許嵌套表。
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示例：不符合1NF
學生ID 姓名 聯系方式 1 張三 12345, 67890 2 李四 98765 上述表中“聯系方式”列包含了多個值，因此不符合1NF。
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改進（符合1NF）
學生ID 姓名 聯系方式 1 張三 12345 1 張三 67890 2 李四 98765
2. 第二范式（2NF）
目標：消除非主屬性對主鍵的部分依賴。
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要求：
- 滿足1NF。
- 表中的每一個非主屬性必須完全依賴于主鍵，而不能只依賴于主鍵的一部分（解決部分依賴）。
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示例：不符合2NF
學生ID 課程ID 課程名稱 成績 1 C001 數學 90 1 C002 英語 85 假設主鍵是（學生ID, 課程ID）的組合，“課程名稱”只依賴于課程ID，而不是組合主鍵，因此違反2NF。
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改進（分表，符合2NF）
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課程表：
課程ID 課程名稱 C001 數學 C002 英語 -
成績表：
學生ID 課程ID 成績 1 C001 90 1 C002 85
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3. 第三范式（3NF）
目標：消除非主屬性之間的傳遞依賴。
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要求：
- 滿足2NF。
- 非主屬性之間不存在傳遞依賴（即非主屬性不能依賴于另一個非主屬性）。
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示例：不符合3NF
學生ID 系ID 系名稱 1 CS001 計算機系 2 EE002 電氣工程系 在此表中，“系名稱”依賴于“系ID”，“系ID”又依賴于主鍵“學生ID”，這是一種傳遞依賴。
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改進（分表，符合3NF）
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學生表：
學生ID 系ID 1 CS001 2 EE002 -
系表：
系ID 系名稱 CS001 計算機系 EE002 電氣工程系
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4. BC范式（BCNF，Boyce-Codd Normal Form）
目標：消除主屬性間的依賴關系。
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要求：
- 滿足3NF。
- 對于每一個函數依賴 X → Y X \to Y X→Y ， X X X 必須是超鍵。（超鍵是一個或多個屬性的組合，這些屬性的值可以唯一地標識表中的每一行記錄。換句話說，一個超鍵中的值是足夠獨特的，它能夠用來區分表中的任意兩條記錄。）
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示例：不符合BCNF
教師ID 課程名稱 教室 T001 數學 R101 T002 英語 R102 假設（教師ID, 課程名稱）為主鍵，“教室”依賴于“課程名稱”，“課程名稱”不是超鍵，因此違反BCNF。
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改進（分表）
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課程表：
課程名稱 教室 數學 R101 英語 R102 -
教師課程表：
教師ID 課程名稱 T001 數學 T002 英語
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5. 第四范式（4NF）
目標：消除多值依賴。
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要求：
- 滿足BCNF。
- 表中不能存在非主屬性的多值依賴。
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示例：不符合4NF
學生ID 語言 愛好 1 英語 籃球 1 英語 足球 1 法語 籃球 1 法語 足球 上述表中，“語言”和“愛好”是獨立的多值屬性，存在多值依賴。
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改進（分表）
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學生語言表：
學生ID 語言 1 英語 1 法語 -
學生愛好表：
學生ID 愛好 1 籃球 1 足球
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6. 第五范式（5NF）
目標：消除連接依賴。
- 要求：
- 滿足4NF。
- 表中每一個關系都應該能夠通過其更小的關系表連接復原（避免連接依賴）。
總結：
| 范式 | 目標 | 主要特點 |
|---|---|---|
| 1NF | 消除重復組，保證每列值原子性。 | 每列只存儲單一值。 |
| 2NF | 消除部分依賴，非主屬性完全依賴主鍵。 | 必須完全依賴主鍵，不允許部分依賴。 |
| 3NF | 消除傳遞依賴，非主屬性只依賴主鍵。 | 非主屬性之間不能存在依賴關系。 |
| BCNF | 消除主屬性間依賴，所有函數依賴的決定因素為超鍵。 | 更嚴格的3NF。 |
| 4NF | 消除多值依賴，每個關系只存儲一個獨立主題。 | 解決多值屬性獨立的問題。 |
| 5NF | 消除連接依賴，確保關系可以通過小表復原。 | 對復雜表分解到極致。 |
