數據庫規范化與范式

數據庫設計中的規范化旨在減少數據冗余，增強數據完整性，避免數據異常（如插入、更新、刪除異常）。這通過將大型數據表分解成更小、更易管理的表，并定義它們之間的關系來實現。

不同的范式代表不同的規范化級別，每個級別都建立在前一個級別的基礎上，并遵循特定的規則。以下是幾種常用的范式：

第一范式 (1NF)

1NF 是規范化的基礎級別，其核心目標是消除重復數據，確保表中每個字段都包含單個、不可分割的值（原子值）。

• 1NF規則：
  1. 每個字段必須包含原子值，即不可再細分的值。
  2. 每行數據必須唯一。
  3. 每列數據類型一致。
  4. 不允許出現重復的列或字段內包含多個值。

1NF示例：

非1NF：

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轉換為1NF：

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第二范式 (2NF)

2NF 在1NF的基礎上，進一步消除了部分函數依賴。部分函數依賴是指非主鍵屬性依賴于主鍵的一部分（對于復合主鍵）。要滿足2NF，必須先滿足1NF。

• 2NF規則：
  1. 滿足1NF。
  2. 每個非主鍵屬性必須完全依賴于整個主鍵。

2NF示例：

非2NF（部分函數依賴）：

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轉換為2NF：
表：

• 訂單 (訂單ID, 客戶姓名)
• 訂單明細 (訂單ID, 商品, 價格)

訂單表：

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訂單明細表：

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第三范式 (3NF)

3NF 在2NF的基礎上，消除了傳遞函數依賴。傳遞函數依賴是指非主鍵屬性依賴于其他非主鍵屬性。要滿足3NF，必須先滿足2NF。

• 3NF規則：
  1. 滿足2NF。
  2. 任何非主鍵屬性都不應依賴于其他非主鍵屬性。

3NF示例：

非3NF（傳遞函數依賴）：

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轉換為3NF：
表：

• 訂單 (訂單ID, 商品, 類別)
• 類別 (類別, 供應商)

訂單表：

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類別表：

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Boyce-Codd范式 (BCNF)

BCNF 比3NF更嚴格。如果每個函數依賴的左部都是候選鍵，則表滿足BCNF。

• BCNF規則：
  1. 滿足3NF。
  2. 每個決定因素都是候選鍵。

第四范式 (4NF)

4NF 解決了多值依賴問題，即一個屬性決定另一個屬性的多個值，且這些值彼此獨立。

• 4NF規則：
  1. 滿足BCNF。
  2. 沒有多值依賴。

總結

數據庫規范化是確保數據質量的關鍵步驟。不同的范式提供了不同級別的規范化，選擇合適的范式需要權衡數據完整性和性能需求。 雖然高范式能保證數據完整性，但在某些情況下，為了性能考慮，可能會選擇降低范式級別。