淺析規范化理論在數據庫設計中的重要作用

梅紅

摘要：在數據庫設計的過程中規范化理論是最為重要的部分，直接影響關系模式的設計與數據庫設計的成功與否。基于此，為了保證研究效率，要重視結合數據庫設計實際，有效的分析規范化理論，保障數據庫設計符合系統應用需求，深入研究規范化理論在數據設計中的應用，以及規范化理論的重要作用是非常必要的。

關鍵詞：規范化理論;數據庫設計;重要作用

中圖分類號：TP311.13 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）10-0217-02

0 引言

進行數據庫設計需要從多個方面入手，包括需求分析、邏輯設計、概念設計等等。在進行概念設計的過程中，設計者要從多個角度入手，對實體以及相關屬性進行抽取，這樣才能夠審計出不同的E-R圖，再將E-R圖進行數據表轉換。在這個過程中，規范化理論的作用就凸顯出來，規范化理論是未然范式建立的，是研究不合理的關系模式轉化為合理的關系模式的理論，同時也與數據庫設計緊密相關。下面通過實踐，有效的對其進行深入探索。

1 關系數據庫規范化

為了保障每個環節設計的順利進行，需要對不同關系進行研究與定義，關系數據庫規范化理論對“設計不合理的關系模式”向“合理的關系模式”轉化進行研究，其具體的思路，以合理分解關系為基礎，有效的消除相關數據依賴，從而解決數據冗余，從實際分析，其中的每一個關系都是在一定的制約條件下存在的，這種存在方式被稱之為范式。較低范式關系可以通過轉換，成為多個較高級的范式關系的集合，這種轉換是通過無損分解實現的，這個轉換的過程就是關系規范化。

2 關系模式規范化的重要性

關系模式是研究的重點，也是數據庫設計過程重要研究內容。在應用的過程中，如果遇到關系規范化的問題，應該結合實際案例，開展實踐設計，以提高數據庫設計效率。如：有一個企業員工管理數據庫，其中包括使用者（老板、員工等）的工作號、姓名、性別、工作科室、工作范圍、考核成績等，根據這些信息，要設計有效的系統關系模式，并結合關系模式，確定使用者的相關信息（工作號、姓名、性別、工作科室、工作范圍、考核成績）。在構建關系模式過程中，要進行有效分析，針對如下問題進行解決：

2.1 數據冗余度大

數據冗余是指數據之間的重復，也可以說是同一數據存儲在不同數據文件中的現象。數據應該盡可能少地冗余，這意味著重復數據應該減少到最少。比如說，一個科室的工作人員的“工作范圍”不應該被存儲在不同的表中， 因為這里的“工作范圍”是科室人員的一個屬性。如果存在過多的冗余數據，這就意味著要占用了更多的物理空間，同時也對數據的維護和一致性檢查帶來了問題，當這個員工的“工作范圍”變化時，冗余數據會導致對多個表的更新動作，如果有一個表不幸被忽略了，那么就可能導致數據的不一致性。

2.2 插入異常

數據插入異常是指應該插入數據的未被插入，這里的“未”并非指系統或代碼異常，而是說數據庫設計上有問題，某條記錄在符合了所在領域的要求后仍無法存入，說明表中存在了非當前領域的屬性。例如，“科室工作人員”表不應該存在“科室主任”這個屬性，因為這會導致一個問題：如果這個科室新進入的工作人員沒有科室主任的關聯信息，就無法通過信息插入模式寫入數據庫。

2.3 刪除異常

指的是當你需要刪除的時候，數據不能被刪除而導致的刪除錯誤;或者是刪除數據后導致數據庫的某些關聯錯誤。例如，如果一個科室的全部工作者都轉去其他科室，同時，這個科室沒有新的工作人員轉入，那么可以采取刪除模式。但是刪除后，科室類型還在，數據庫中卻找不到相關科室信息。從實際分析，科室工作人員關系就不能與合理的數據庫模式繼續關聯。為了構建合理的模式，必然要避免類似問題產生，以進一步提高工作效率。

3 規范化理論在數據庫設計中的應用分析

規范化理論的進一步應用，有利于完善數據庫設計，能夠保證數據庫設計效率和數據庫的獨立性和完善性，基于此，對于設計者來說，要注重結合需求實際，加強對于數據庫規范化設計的認識。

3.1 第一范式（1NF）

如果一個關系模式中R的所有屬性都是原子的，那么，從實際分析，該模式中的元素不可再分，這個關系模式被稱為1NF關系模式。在這個關系模式中，不存在可分數據行，這樣滿足第一范式的要求，實體之間為一對一關系，否則實體在同一列中有多個值，1NF規范性不足，限制太少，信息過于復雜。

3.2 第二范式（2NF）

如果關系模式R（U，F）屬于1NF，并且R中的每個非主屬性都完全依賴于關系碼，因此，R（U，F）屬于2NF。

將1NF進行有效的轉化，使其轉化成2NF，其轉化階段就是利用投影分解法進行的。結合分解分析，兩者之間的關系從屬于2NF，若進一步分析，會得到以下問題，需要加強設計認識。

（1）數據冗余度過大，科室主任信息會出現重復儲存的現象。（2）修改麻煩，如果一個科室換了主任，那么進行修改，就需要針對相應的工作者所對應的科室主任名字，如果忽視了其中一個修改，就會造成數據的不同。（3）插入異常，如果從新開設了一個新的科室，那么在沒有招入新工作人員的情況下，不能插入相對應的信息。（4）刪除異常，如果想要刪除其中一名工作者的記錄，比如李明，那么整個元組就都會消失，連同一個科室的信息都會被刪除，這樣就會出現大量信息丟失的情況。

3.3 第三范式（3NF）

若R（U，F）都從屬于2NF，則需要依靠關系進行分析，要嚴格按關系進行設計。否則R（U，F）屬于3NF。通過進一步分析，總結出的分解方式是：傳遞函數需要進行單獨提取，可以分成基本信息與科室信息兩部分，以兩個關系模式進行體現，具體如下：

工作者基本信息（工作號、性別、科室）;

科室信息（科室類型、科室主任）;

這個時候，兩個模式都屬于3NF，也就是可以避免出現如上問題。再次對第一次分解后的工作者績效成績關系模式進行統計與研究，這樣一來，滿足了3NF，但實際過程，還存在一定不足：數據冗余量依舊很大，修改依舊比較麻煩，另外，其中還是存在插入異常以及刪除異常的問題。

4 關系數據庫規范化的原則研究

關系數據庫規范化有兩個重要原則：（1）無損連接。（2）保持函數依賴。無損連接過程以信息的安全為主，在此過程不能丟失信息，通過分解后，仍然可以回復到原來的關系，其作用是保證分解數據的價值。保持函數依賴原則是對關系進行分解后的要求，不能破壞數據信息，要保證必要的函數依賴，這樣的分解模式是等價的。通過規范化管理，實現了無損連接，利于數據庫運行，能夠保證其運行效率與準確性。

5 結語

數據庫構建過程中規范化設計具有明顯的優勢，但是，從本文所提出實際情況分析，若為了不斷提高設計效率，要重視以規范化的模式研究，積極制定更加高效的數據庫設計方案，并有效的進行實踐運用，從而才能保證數據庫運行質量，總之，本文的研究，旨在為相關設計者提供支持，希望能夠更好的促進數據庫建設完善。

參考文獻

[1] 黃雅瓊.數據庫邏輯設計中的規范化[J].信息記錄材料，2018，19（03）：247-248.

[2] 楊靖祎.規范和設計技巧在數據庫設計中的研究[J].中國衛生產業，2017，14（29）：70-71.