关系型数据库：使用范式创建数据库
2024-07-21 02:36:58
供稿：网友
关系型数据库理论可能是20世纪60年代和70年代存储系统先锋的救星，但是从那是开始它就成了许多数据开发人员的毒药，就是因为现代数据库系统发展得如此之好，以至于它将其关系型支柱对开发人员隐藏了。设计良好的关系型数据库很轻易使用、很灵活，并且能够保护数据的有效性。 而设计不良的数据相反仍然能够发挥相当的作用，但是最终可能会导致数据的无效、错误或者丢失。
开发人员有一些专用的规则，叫做范式（normal forms），他们根据这些规则来创建设计良好的数据库。在这里，我将通过创建一个用于保存书籍信息的简单数据库来探讨一下范式。
本系列的第二部分
本文Builder.com是针对数据库设计系列的第二部分。假如错过了前一部分，你可以看看第一部分(关系型数据库：理论背后的灵感) ，它揭示了关系型数据库理论发展的内在动力。
确定实体和元素
设计数据库的第一步是做你的家庭作业并确定你所需要的实体。实体是数据一种类型的概念集。通常只从一两个实体开始，再随着你数据的规范化而增加列表。对于我们的示例数据库，它看上去就似乎我们只需要一个实体——书。
在确定了所需要实体的清单之后，你下一步就需要为每个实体创建数据元素（也就是说，你需要保存的信息）的清单。收集这样的信息有多种途径，但是最有效的可能就是依靠你的用户了。向你的用户询问他们日常工作的情况，要求查看当前完成他们工作所需要的各种表格和报告。例如，订单上可能会列出你创建销售应用程序所需要的许多数据元素。
我们的书籍实体没有书面表格和报告可用，但是下列元素清单将有助于我们开始设计这个数据库：
{Title, Author, ISBN, PRice, Publisher, Category}
很重要的一点是，要注重，把我们这里要用的实体移动到元素的过程并不能适用于所有状况。你所需要的实体不会总是像我们书籍示例那样清楚，所以你可能要从数据元素的一长串清单开始，在后面你会根据实体来划分元素。
正规化的头几步
一旦有了实体清单（表格）和数据元素（字段），你就预备好让关系型数据库理论运作了。这个理论的主要推动力是规范化——删除任何重复的组和冗余的数据，并把它们放到两个或者更多相关表里的过程。你并不是一定需要拥有一个以上的表格，但是你的数据简单到只需要一个表格的机会并不多。
你应该小心地检查数据（这些数据会出现在多条记录里）和依靠性错误的实体和元素清单，并把已损坏的字段移动到不同的表格里。例如，你可能列出同一个作者的多本书，并在数据库里重复了作者的名字。当你认为会一次又一次地看到相同的数据值时，你就应该考虑把这个字段移动到另一个表格里了。
要记住，在这一点上，你只是在操作潜在表格的列表，而不应该真正地创建这个表格：现在还是要用笔和纸来列表。
范式简介
数据库规范化的过程非常闻名，所以有正式的规则来保证规范化数据库的建设。这些规则有七条，叫做范式，而在大多数情况下头四条就够用了：
第一范式（1NF）——这条规则有几个要求，包括：无多值项目（multivalued item）和重复组（repeating group）；每个字段都是原子型的（atomic），也就是说每个字段必须包含可能的最小数据元素；以及表格含有要害字（key）。
第二范式（2NF）——表格必须按照1NF来规范化。所有的字段必须引用（或者描述）主键值。假如主键基于一个以上的字段，那么每个nonkey字段必须取决于复杂键（complex key），而不仅仅是一个没有键的字段。不支持主键的nonkey字段应该被移动到另一个表格里去。
第三范式（3NF）——表格必须符合1NF和2NF的要求。所有的字段都必须相互独立。任何描述nonkey字段的字段都必须被移动到另一个表格里。
Boyce-Codd范式（BCNF）——一定不能存在依靠于nonkey的字段。这条规则实际上是3NF的一个子规则，用于捕捉可能会通过进程的依靠性。这一点相当的抽象，一开始是很难应用的。
以上的规则很精确，但是技术定义以及规范化的规则能够被简化成下面几点：
每个字段必须尽量小。
每个字段只能包含一个数据项目。
每条记录都必须是唯一的。
注重重复的条目。
每个字段都必须完全支持主键，而且只支持主键。
下一步该做什么？
应用这些规范化规则，尤其是1NF的几个要求，将会是个很需要技巧的过程。正如你会在下面内容里看到的，我会开始真正地把范式应用到实力数据库上，在进行了其他规范化的步骤之后，你就会重新回到1NF。
