关系数据库设计中的非第一范式示例

第一范式（1NF）规定了关系数据库中每个属性必须是原子性的数据项。关系数据模型要求所有的关系模式都必须符合第一范式的要求，这是对关系模式最基本的规范化要求。

范式等级： 1NF ⊆ 2NF ⊆ 3NF ⊆ BCNF ⊆ 4NF ⊆ 5NF 1971-1972 年，科德提出了 1NF、2NF、3NF 概念，讨论规范化问题；1974 年，科德和博伊斯提出 BCNF；1976 年，法金提出 4NF，后来有人提出 5NF。规范化条件按上述顺序逐级增强。 范式概念可理解为符合特定等级的关系模式集合，可表示为 R ∈ xNF。关系模式规范化设计过程是将低级范式关系模式分解为符合高一级范式的关系模式集合。

订购关系模式优化 初始模式： 订购（客户名，住址，联系电话，书号，书名，作者，出版社，社址） 函数依赖集： F={客户名→住址，客户名→联系电话，书号→书名，书号→作者，书号→出版社，出版社→社址} 候选码： (客户名，书号) 分析： 该模式属于第一范式（1NF），满足每个分量都是不可分的数据项的条件。然而，存在部分函数依赖和传递函数依赖，导致数据冗余和更新异常。 优化后的模式： 为了消除冗余和异常，可以将原始模式分解为以下两个关系模式： 客户(客户名, 住址, 联系电话) 书籍(书号, 书名, 作者, 出版社, 社址) 优化后的函数依赖集： 客户: {客户名→住址，客户名→联系电话} 书籍: {书号→书名，书号→作者，书号→出版社，出版社→社址} 优化后的候选码： 客户: (客户名) 书籍: (书号) 优化后的模式消除了原始模式中的冗余和异常，提高了数据的一致性和完整性。

关系数据库使用表状结构存储数据，以行和列形式组织数据。非关系数据库采用更灵活的数据模型，如文档、键值对或图形，以适应非结构化或半结构化数据。

本书是关于关系数据库理论中五种范式的简洁指南。

读者借阅书籍信息表规范化示例 初始表格： | 读者编号 | 姓名 | 书籍编号 | 书名 | 作者 | 借阅日期 | 归还日期 ||---|---|---|---|---|---|---|| 001 | 张三 | 1001,1002 | 数据库系统概论,数据结构 | 王五,赵六 | 2023-10-26 | 2023-11-09 || 002 | 李四 | 1003 | 操作系统 | 孙七 | 2023-10-27 | 2023-11-10 | 规范后的表格： | 读者编号 | 姓名 | 书籍编号 | 书名 | 作者 | 借阅日期 | 归还日期 ||---|---|---|---|---|---|---|| 001 | 张三 | 1001 | 数据库系统概论 | 王五 | 2023-10-26 | 2023-11-09 || 001 | 张三 | 1002 | 数据结构 | 赵六 | 2023-10-26 | 2023-11-09 || 002 | 李四 | 1003 | 操作系统 | 孙七 | 2023-10-27 | 2023-11-10 | 分析: 初始表格中，“书籍编号”和“书名”字段存在多个值，违反了第一范式。规范后的表格将每个书籍信息拆分为单独的行，确保每个字段只包含单个值，符合第一范式要求。

阐述了一个网上书店数据库的设计方案，该方案严格遵循关系数据库三大范式，对系统的数据结构进行了规范化设计。

关系模式的定义由五部分组成，它是一个五元组：关系名R，属性名集合U，属性所来自的域DOM，属性向域的映象集合，以及属性间的数据依赖关系集合F。

在关系数据库中，我们经常使用并、差、笛卡尔积等操作来处理数据关系。假设有关系R和关系S，我们可以执行并集RS、差集R-S、笛卡尔积R S等操作。举例来说，如果关系R包含属性A、B、C，而关系S包含属性1、2、3，我们可以通过这些操作获取不同的数据组合。并集操作可以合并两个关系中的元组，差集操作则从关系R中删除与关系S中相同的元组，而笛卡尔积则生成所有可能的元组对组合。这些操作在数据库管理和数据分析中具有重要意义。