范式与反范式

谁践踏了优雅 2022-03-17 11:14 312阅读 0赞

设计关系数据库时，遵从不同的规范要求，设计出合理的关系型数据库，这些不同的规范要求被称为不同的范式，各种范式呈递次规范，越高的范式数据库冗余越小。但是有些时候一昧的追求范式减少冗余，反而会降低数据读写的效率，这个时候就要反范式，利用空间来换时间。

目前关系数据库有六种范式：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、巴斯-科德范式（BCNF）、第四范式(4NF）和第五范式（5NF，又称完美范式）。满足最低要求的范式是第一范式（1NF）。在第一范式的基础上进一步满足更多规范要求的称为第二范式（2NF），其余范式以次类推。一般说来，数据库只需满足第三范式(3NF）就行了。

## 三范式 ##

第一范式（1NF）  
即表的列的具有原子性,不可再分解，即列的信息，不能分解, 只要数据库是关系型数据库(mysql/oracle/db2/informix/sysbase/sql server)，就自动的满足1NF。

关系型数据库: mysql/oracle/db2/informix/sysbase/sql server  
非关系型数据库: (特点: 面向对象或者集合)  
NoSql数据库: MongoDB/redis(特点是面向文档)

第二范式（2NF）  
第二范式（2NF）是在第一范式（1NF）的基础上建立起来的，即满足第二范式（2NF）必须先满足第一范式（1NF）。第二范式（2NF）要求数据库表中的每个实例或行必须可以被惟一地区分。为实现区分通常需要我们设计一个主键来实现(这里的主键不包含业务逻辑)

第三范式（3NF）  
满足第三范式（3NF）必须先满足第二范式（2NF）。简而言之，第三范式（3NF）要求一个数据库表中不包含已在其它表中已包含的非主键字段。就是说，表的信息，如果能够被推导出来，就不应该单独的设计一个字段来存放(能尽量外键join就用外键join)。很多时候，我们为了满足第三范式往往会把一张表分成多张表  
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范式的优点：

1）范式化的数据库更新起来更加快；

2）范式化之后，只有很少的重复数据，只需要修改更少的数据；

3）范式化的表更小，可以在内存中执行；

4）很少的冗余数据，在查询的时候需要更少的distinct或者group by语句。

范式的缺点：

5）范式化的表，在查询的时候经常需要很多的关联，因为单独一个表内不存在冗余和重复数据。这导致，稍微复杂一些的查询语句在查询范式的schema上都可能需要较多次的关联。这会增加让查询的代价，也可能使一些索引策略无效。因为范式化将列存放在不同的表中，而这些列在一个表中本可以属于同一个索引。

## 反三范式 ##

没有冗余的数据库未必是最好的数据库，有时为了提高运行效率，就必须降低范式标准，适当保留冗余数据。具体做法是： 在概念数据模型设计时遵守第三范式，降低范式标准的工作放到物理数据模型设计时考虑。降低范式就是增加字段，减少了查询时的关联，提高查询效率，因为在数据库的操作中查询的比例要远远大于DML的比例。但是反范式化一定要适度，并且在原本已满足三范式的基础上再做调整的。

反范式的优点：

1）可以避免关联，因为所有的数据几乎都可以在一张表上显示；

2）可以设计有效的索引；

反范式的缺点：

3）表格内的冗余较多，删除数据时候会造成表有些有用的信息丢失。

所以在设计数据库时，要注意混用范式化和反范式化。

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