v1.0 可编辑可修改 其中:s-no为学号,s-name为学生姓名,class-no为课程号。因为一个学生可选多门课,所以列class-no有多个值,所以空不符合1NF。
规范化就是把它分成如下两个表:“学生”表和“选课”表,则这两个表就都满足1NF了。
student(s-no,s-name)
stu-class(s-no,class-no) . 2NF
对于满足2NF的表,除满足 1NF外,非主码的列必须依赖于所有的主码,而不是组合主码的一部分。如果满足1NF的表的主码只有一列,则它自动满足2NF。 例:下面的“选课”表,不符合2NF。
stu-class(s-no,class-no,class-name)
其中:class-name为课程名称。因为词表的主码是: (s-no,class-no),非主码列class-name依赖于组合主码的一部分class-no,所以它不符合2NF。
对该表规范化也是把它分解成两个表:“选课”表和“课程”表,则它们就都满足2NF了。
stu-class(s-no,class-no)
class(class-no,class-name) . 3NF
3NF的规则是除满足2NF 外,任一非主码列不能依赖于其它非主码列。 例:
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v1.0 可编辑可修改 下面的“课程”表,不符合3NF。
class(class-no,class-name,teacher-no,teacher-name)
其中:teacher-no为任课教师号,teacher-name为任课教师姓名。因为非主码列teacher-name依赖于另一非主码列teacher-no,所以它不符合3NF。 其解决办法也是把它分解成两个表:“课程”表和 “教师”表,则它们就都满足3NF了。
class(class-no,class-name,teacher-no)
teacher(teacher-no,teacher-name) . 小结
当一个表是规范的,则其非主码列依赖于主码列。从关系模型的角度来看,表满足3NF最符合标准,这样的设计容易维护。一个完全规范化的设计并不总能生成最优的性能,因此通常是先按照3NF设计,如果有性能问题,再通过反规范来解决。
数据库中的数据规范化的优点是减少了数据冗余,节约了存储空间,相应逻辑和物理的I/O次数减少,同时加快了增、删、改的速度,但是对完全规范的数据库查询,通常需要更多的连接操作,从而影响查询的速度。因此,有时为了提高某些查询或应用的性能而破坏规范规则,即反规范。
2. 数据的反规范
. 反规范的好处
是否规范化的程度越高越好这要根据需要来决定,因为“分离”越深,产生的关系越多,关系过多,连接操作越频繁,而连接操作是最费时间的,特别对以查询为主的数据库应用来说,频繁的连接会影响查询速度。所以,关系有时故意保留成非规范化的,或者规范化以后又反规范了,这样做通常是为了改进性能。例如帐户系统中的“帐户”表B-TB01,7
v1.0 可编辑可修改 它的列busi-balance(企业帐户的总余额)就违反规范,其中的值可以通过下面的查询获得:
select busi-code,sum(acc-balance)
from B-TB06
group by busi-code
如果B-TB01中没有该列,若想获得busi-name(企业名称)和企业帐户的总余额,则需要做连接操作:
select busi-name,sum(acc-balance)
from B-TB01,B-TB06
where B--code=B--code
group by busi-code
如果经常做这种查询,则就有必要在B-TB01中加入列busi-balance,相应的代价则是必须在表B-TB06上创建增、删、改的触发器来维护B-TB01表上busi-balance列的值。类似的情况在决策支持系统中经常发生。
反规范的好处是降低连接操作的需求、降低外码和索引的数目,还可能减少表的数目,相应带来的问题是可能出现数据的完整性问题。加快查询速度,但会降低修改速度。因此决定做反规范时,一定要权衡利弊,仔细分析应用的数据存取需求和实际的性能特点,好的索引和其它方法经常能够解决性能问题,而不必采用反规范这种方法。
. 常用的反规范技术
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v1.0 可编辑可修改 在进行反规范操作之前,要充分考虑数据的存取需求、常用表的大小、一些特殊的计算(例如合计)、数据的物理存储位置等。常用的反规范技术有增加冗余列、增加派生列、重新组表和分割表。
增加冗余列
增加冗余列是指在多个表中具有相同的列,它常用来在查询时避免连接操作。例如前面例子中,如果经常检索一门课的任课教师姓名,则需要做class和teacher表的连接查询:
select class-name,teacher-name
from class,teacher
where -no=-no
这样的话就可以在class表中增加一列 teacher-name就不需要连接操作了。
增加冗余列可以在查询时避免连接操作,但它需要更多的磁盘空间,同时增加表维护的工作量。
增加派生列
增加派生列指增加的列来自其它表中的数据,由它们计算生成。它的作用是在查询时减少连接操作,避免使用集函数。例如前面所讲的账户系统中的表B-TB01的列 busi-balance就是派生列。派生列也具有与冗余列同样的缺点。
重新组表
重新组表指如果许多用户需要查看两个表连接出来的结果数据,则把这两个表重新组成一个表来减少连接而提高性能。例如,用户经常需要同时查看课程号,课程名称,任课9
v1.0 可编辑可修改 教师号,任课教师姓名,则可把表class(class-no,class-name,teacher-no)和表 teacher(teacher-no,teacher-name)合并成一个表 class(class-no,class-name,teacher-no,teacher-name)。这样可提高性能,但需要更多的磁盘空间,同时也损失了数据在概念上的独立性。
分割表
有时对表做分割可以提高性能。表分割有两种方式:
1水平分割:根据一列或多列数据的值把数据行放到两个独立的表中。 水平分割通常在下面的情况下使用:A 表很大,分割后可以降低在查询时需要读的数据和索引的页数,同时也降低了索引的层数,提高查询速度。B 表中的数据本来就有独立性,例如表中分别记录各个地区的数据或不同时期的数据,特别是有些数据常用,而另外一些数据不常用。C 需要把数据存放到多个介质上。 例如法规表law就可以分成两个表active-law和inactive-law。activea-authors表中的内容是正生效的法规,是经常使用的,而inactive-law表则使已经作废的法规,不常被查询。水平分割会给应用增加复杂度,它通常在查询时需要多个表名,查询所有数据需要union操作。在许多数据库应用中,这种复杂性会超过它带来的优点,因为只要索引关键字不大,则在索引用于查询时,表中增加两到三倍数据量,查询时也就增加读一个索引层的磁盘次数。
2垂直分割:把主码和一些列放到一个表,然后把主码和另外的列放到另一个表中。如果一个表中某些列常用,而另外一些列不常用,则可以采用垂直分割,另外垂直分割可以使得数据行变小,一个数据页就能存放更多的数据,在查询时就会减少I/O次数。其缺点是需要管理冗余列,查询所有数据需要join操作。
3. 反规范技术需要维护数据的完整性
无论使用何种反规范技术,都需要一定的管理来维护数据的完整性,常用的方法是批处理维护、应用逻辑和触发器。批处理维护是指对复制列或派生列的修改积累一定的时间10
数据库设计规范化的五个要求
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