数据库设计中的**范式**（Normal Form）是一系列用于减少数据冗余、提高数据一致性和优化数据库结构的规范化准则。范式通过逐步消除数据依赖中的异常（如插入异常、删除异常、更新异常）来规范关系模型。以下是常见的几种范式：
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### 1. 第一范式（1NF - First Normal Form）
**要求**：表中的每一列都是**不可再分的原子值**，即每个字段都只包含单一值，不能是集合、数组或重复组。
✅ **举例**：
❌ 不符合 1NF 的表：
| 学号 | 姓名 | 课程 |
|------|--------|--------------------|
| 001 | 张三 | 数学, 物理 |
✅ 符合 1NF 的表：
| 学号 | 姓名 | 课程 |
|------|------|------|
| 001 | 张三 | 数学 |
| 001 | 张三 | 物理 |
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### 2. 第二范式（2NF - Second Normal Form）
**前提**：已满足 1NF。
**要求**：表中所有**非主属性**必须**完全依赖于整个主键**（不能只依赖于主键的一部分）。
> 适用于**复合主键**的情况。
✅ **举例**：
假设有一个订单明细表（订单ID, 商品ID, 商品名称, 数量），主键是（订单ID, 商品ID）。
- “商品名称”只依赖于“商品ID”，而不依赖于整个主键 → **违反 2NF**。
**解决方式**：拆分表
- 订单明细表（订单ID, 商品ID, 数量）
- 商品表（商品ID, 商品名称）
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### 3. 第三范式（3NF - Third Normal Form）
**前提**：已满足 2NF。
**要求**：所有非主属性**不能传递依赖于主键**，即非主属性之间不能有依赖关系。
✅ **举例**：
| 学号 | 姓名 | 系名 | 系主任 |
主键是“学号”。
- “系主任”依赖于“系名”，而“系名”依赖于“学号” → **传递依赖**，违反 3NF。
**解决方式**：拆分
- 学生表（学号, 姓名, 系名）
- 系表（系名, 系主任）
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### 4. BCNF（Boyce-Codd 范式）
**前提**：已满足 3NF。
**要求**：对于表中的每一个函数依赖 X → Y，X 必须是**超键**（即 X 能唯一确定一行）。
> BCNF 比 3NF 更严格，能进一步消除某些异常。
✅ **举例**：
假设表（教师, 课程, 教室），假设一个教师只教一门课，一门课可在多个教室上。
- 函数依赖：教师 → 课程
- 但（教师, 教室）是主键 → 教师不是超键 → 违反 BCNF。
需拆分为：
-（教师, 课程）
-（课程, 教室）
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### 5. 第四范式（4NF）和第五范式（5NF）
- **4NF**：消除**多值依赖**（如一个老师可以教多门课，同时属于多个系，这两个属性彼此独立但都依赖于老师）。
- **5NF**（投影-连接范式）：处理**连接依赖**，确保表不能被无损分解为更小的表而不丢失信息。
这些在实际应用中较少使用，通常到 3NF 或 BCNF 就足够。
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### 总结：范式层级关系
1NF ⊂ 2NF ⊂ 3NF ⊂ BCNF ⊂ 4NF ⊂ 5NF
> **实际建议**：大多数业务系统设计到 **3NF** 即可，过度规范化可能影响查询性能。有时为了性能会进行“反规范化”（如加入冗余字段）。
