数据库|规范化理论概述

为什么需要规范化理论？数据库设计根据需求分析规划出概念模型，把 E-R 图转换为关系模型，是不是数据库设计就完成了呢？

事情并不是这个样子的，如果随意设计E-R图，也就是随意设计表结构，那么会带来很多麻烦的。例如：

student1(sno(学号),sdept(所在系),dname(系主任),cname(课程名)，grad(成绩))

sno	sdept	dname	cname	grade
S1	计算机系	张三	数学	85
S1	计算机系	张三	英语	92
S1	计算机系	张三	物理	88
S2	电子系	李四	数学	79
S2	电子系	李四	英语	88
S2	电子系	李四	化学	91
S3	计算机系	张三	数学	92
S3	计算机系	张三	英语	86
S4	生物系	王五	化学	90
S4	生物系	王五	历史	87
S5	地理系	赵六	物理	94
S5	地理系	赵六	化学	89

在这个表中，每行代表了一个学生的一门课程成绩。包含的字段包括学生编号（sno）、所在系（sdept）、系主任（dname）、课程名（cname）和成绩（grade）。这个表结构虽然简单，但是存在大量冗余数据，如果有多个学生都选了同一门课程，这门课程的课程名、授课教师、所在系和系主任的信息都需要在表中重复存储，导致存储空间的浪费和数据冗余的问题。因此，这种表结构不符合第三范式的要求。

除此之外，一张表囊括很多数据的设计方式会导致其他的问题，比如说更新异常，插入异常，删除异常等等，具体如下：

(1) 更新异常。由于数据冗余，因此更新数据的时候也有可能会导致数据不一致例如,当某个学生转系,那么这个学生的所有记录都需要修改;再如,换届选举更改系主任,那么所有记录的系主任信息全部都需要修改,若某些行没有发生修改,则会出现数据不一致的情况。

(2)插入异常。插入数据时,如果主属性为空,就不能添加数据,如在 student1 模式中,主键为学号和课程名,当来了一个新生，如果没有选课,就无法插入数据;如果新成立一个系，尚无学生,就无法将这个系的信息存入数据库;如果新开设一门课程,还没有学生选修,同样也无法将课程信息插入据库。

(3)删除异常。当删除数据时,所有的学生信息都没有了,课程信息、系、系主任的信息都随着丢失。这些问题是怎么造成的呢?因为存在数据依赖,即属性之间存在值相互制约、相互影响的关系,某部分属性的值决定其他属性的值。

总结： 不遵守设计范式设计出来的表结构会有很多问题，问题包括数据冗余、增删改异常。