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數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

為了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫模式，讓我們回顧7種規(guī)范形式以及規(guī)范化和非規(guī)范化的概念。它們是所有設(shè)計(jì)規(guī)則的基礎(chǔ)。

讓我詳細(xì)說明7種正常形式：

1.一對一關(guān)系：

1.1強(qiáng)制性關(guān)系：

一個例子是擁有護(hù)照的公民（每個公民必須擁有護(hù)照，護(hù)照是每個公民的護(hù)照）。

此關(guān)系以兩種方式實(shí)現(xiàn)：

1.1.1在一個實(shí)體（表）中：

圖1。“公民”實(shí)體

在這里，公民表代表公民實(shí)體，并且PassportData屬性（字段）包含公民的所有護(hù)照數(shù)據(jù)，并且不能為空（NOT NULL）

1.1.2。在兩個不同的實(shí)體（表）中：

圖2。公民和PassportData實(shí)體之間的關(guān)系

“公民”表代表公民實(shí)體，“護(hù)照數(shù)據(jù)”表代表公民護(hù)照數(shù)據(jù)的實(shí)體。公民實(shí)體包含PassportID屬性（字段），該屬性引用PassportData表的主鍵。護(hù)照數(shù)據(jù)實(shí)體具有CitizenID屬性（字段），該屬性引用Citizen表的CitizenID主鍵。

確保CitizenID字段和PassportData表的完整性，以提供一對一的關(guān)系也很重要。也就是說，Citizen表中的PassportID字段和PassportData表中的CitizenID字段必須引用相同的記錄，就好像它是第1.1.1段中說明的一個實(shí)體（表）一樣。

1.2可選關(guān)系：

這里的一個示例是可以擁有護(hù)照數(shù)據(jù)并且可能沒有指定國家/地區(qū)的人。因此，在第一種情況下，他是給定國家的公民，而在第二種情況下，他不是。

此關(guān)系以兩種方式實(shí)現(xiàn)：

1.2.1在一個實(shí)體（表）中：

圖3。人員實(shí)體

在此，“人”表代表人實(shí)體，“ PassportData”屬性（字段）包含一個人的所有護(hù)照數(shù)據(jù)，并且可以為空（NULL）

1.2.2在兩個實(shí)體（表）中：

圖4。Person和PassportData之間的關(guān)系

在此，“人”表代表人實(shí)體，“護(hù)照數(shù)據(jù)”表代表人的護(hù)照數(shù)據(jù)實(shí)體（即護(hù)照本身）。人員實(shí)體包含PassportID屬性（字段），該屬性引用PassportData表的主鍵。而護(hù)照數(shù)據(jù)實(shí)體在“個人”表中具有“個人ID”屬性（字段）。人員表的PassportID字段可以為空（NULL）。

保證PersonID字段和PassportData表的完整性，以提供一對一的關(guān)系也很重要。也就是說，Person表的PassportID字段和PassportData表的PersonID字段必須引用相同的記錄，就好像它是第1.2.1節(jié)中所示的一個實(shí)體（表）一樣，或者這些字段必須未指定，即，包含NULL。

2.一對多關(guān)系

2.1強(qiáng)制性關(guān)系：

這方面的一個例子可以是父母及其子女。每個父母都有至少一個孩子。

您可以通過兩種方式實(shí)現(xiàn)這種關(guān)系：

2.1.1在一個實(shí)體（表）中：

圖5。上級實(shí)體

這里，Parent表代表父實(shí)體，而ChildList屬性（字段）包含有關(guān)子項(xiàng)（即子項(xiàng)本身）的信息。該字段不能為空（NOT NULL）。ChildList字段類型通常是半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（NoSQL），例如XML，JSON等。

2.1.2在兩個實(shí)體（表）中：

圖6。父子實(shí)體之間的關(guān)系

在此，父表代表父實(shí)體，子表代表子實(shí)體。子表的ParentID字段引用了Parent表的主ParentID鍵。子表的ParentID字段不能為空（NOT NULL）。

2.2）可選關(guān)系：

例如可能有孩子或沒有孩子的人。

此關(guān)系以兩種方式實(shí)現(xiàn)：

2.2.1在一個實(shí)體（表）中：

圖7。人員實(shí)體

在這里，Parent表代表父實(shí)體，而ChildList屬性（字段）包含有關(guān)子項(xiàng)（即子項(xiàng)本身）的信息。該字段可以為空（NULL）。通常的ChildList字段類型是半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（NoSQL），例如XML，JSON等。

2.2.2在兩個實(shí)體（表）中：

圖8。人與子實(shí)體之間的關(guān)系

在此，父表代表父實(shí)體，子表代表子實(shí)體。子表的ParentID字段引用了Parent表的主ParentID鍵。子表的ParentID字段可以為空（NULL）。

同樣，在子實(shí)體和父實(shí)體（表）具有相同的屬性集（字段）而不引用父實(shí)體的情況下，存在引用自身的第三種方法：

圖9。具有自我參照的Person實(shí)體

這里，Person實(shí)體（表）包含引用同一表Person的主PersonID鍵的ParentID屬性（字段），并且可以具有空值（NULL）。

這是具有可選性質(zhì)的多對一關(guān)系的實(shí)現(xiàn)。

3.多對一關(guān)系

該關(guān)系反映了上面所示的一對多關(guān)系。這就是子實(shí)體與父實(shí)體之間的關(guān)系，如果孩子至少有一個父輩，并且如果我們帶走所有孩子（包括孤兒院中的孩子），則這種強(qiáng)制關(guān)系是可能的，那么這種關(guān)系具有選擇性。

通過添加引用相應(yīng)實(shí)體主鍵的必要屬性，也可以通過兩個以上的實(shí)體來實(shí)現(xiàn)一對多和一對多關(guān)系。此實(shí)現(xiàn)類似于上面的1.1.2和1.2.2段中的示例。

4.多對多關(guān)系

在這種情況下，一個示例可能是一個人或幾個人擁有的房地產(chǎn)。同時，一個人可以擁有幾所房屋或擁有許多房屋的所有權(quán)份額。

您可以按照上面針對先前關(guān)系描述的方式，使用NoSQL來實(shí)現(xiàn)此關(guān)系。但是，在關(guān)系模型中，通常通過3個實(shí)體（表）實(shí)現(xiàn)此關(guān)系：

圖10。人與房地產(chǎn)實(shí)體之間的關(guān)系

在此，Person和RealEstate表分別代表一個人的實(shí)體和不動產(chǎn)。這些實(shí)體（表）通過PersonRealEstate實(shí)體（表）通過PersonID和RealEstateID屬性（字段）相關(guān)聯(lián)，這些屬性分別引用Person表的主鍵PersonID和RealEstate表的RealEstateID。請注意，該對（PersonID; RealEstateID）在PersonRealEstate表中始終是唯一的，因此它可以成為PersonRealEstate鏈接實(shí)體（表）的主鍵。

 通過添加引用相應(yīng)實(shí)體主鍵的必要屬性，可以通過3個以上的實(shí)體來實(shí)現(xiàn)此關(guān)系。這樣的實(shí)現(xiàn)類似于第1.1.2和1.2.2段中描述的示例。

那么您可能想知道這7個范式在哪里？

好吧，這里是：

1. 第1條（第1.1條和第1.2條）是第一和第二條正式規(guī)則。
2. 參數(shù)2（參數(shù)2.1和參數(shù)2.2）是第三和第四條正式規(guī)則。
3. 第3條（類似于第2條）是第五和第六條正式規(guī)則。
4. 第4條是第七條正式規(guī)則。

只是在上面的文本中，這7個范式被分為4個功能塊。

標(biāo)準(zhǔn)化消除了數(shù)據(jù)冗余，因此降低了數(shù)據(jù)異常的風(fēng)險。但是，分解實(shí)體（表）時的規(guī)范化將導(dǎo)致更復(fù)雜的查詢構(gòu)建以進(jìn)行數(shù)據(jù)操作（插入，更新，選擇和刪除）。

相反的過程是非規(guī)范化。它通過添加冗余數(shù)據(jù)（例如，如上文在2.1.1和2.2.1中提到的借助于半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（NoSQL））簡化了數(shù)據(jù)訪問的查詢處理。

您確定要使用7種范式嗎？您確實(shí)掌握了它，而不僅僅是熟悉它。問問自己，是否會在幾個小時內(nèi)為任何數(shù)據(jù)域或任何信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個數(shù)據(jù)庫模型（即使實(shí)體過多）。您可以稍后通過詢問分析人員和客戶代表來完善復(fù)雜性和細(xì)節(jié)。

如果這個問題使您措手不及，并且您認(rèn)為完成此任務(wù)的可能性很小，那么您知道這7種正常形式，但不了解它們。

消息來源中并沒有以某種方式表明，實(shí)體之間的這些關(guān)系不僅是被建立而且是被發(fā)現(xiàn)的。也就是說，從一開始，它們實(shí)際上就存在于真實(shí)世界中，介于主體和客體之間。

除此之外，這些關(guān)系可以改變，從一對一轉(zhuǎn)變?yōu)橐粚Χ啵蜣D(zhuǎn)變?yōu)?多對一，或轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬Χ啵瑥亩淖兤鋸?qiáng)制性或保留其強(qiáng)制性。

我認(rèn)為您應(yīng)該嘗試觀察人們并檢測主體之間以及主體與客體之間的現(xiàn)有關(guān)系（上面的示例將公民和護(hù)照視為具有強(qiáng)制性質(zhì)的一對一關(guān)系，而將人和護(hù)照視為具有強(qiáng)制性質(zhì)的一對一關(guān)系）。一對一關(guān)系（可選）。

深入了解7種標(biāo)準(zhǔn)形式后，您可以輕松地為任何信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有任何復(fù)雜性的數(shù)據(jù)庫模型。

除此之外，您將了解可以多種方式實(shí)現(xiàn)關(guān)系，并且關(guān)系本身可以更改。因此，數(shù)據(jù)庫模型（模式）是實(shí)體在特定時間點(diǎn)之間關(guān)系的快照。因此，必須同時指定兩個實(shí)體（它們是真實(shí)世界或領(lǐng)域?qū)ο蟮膱D像），并考慮到將來的變化來確定它們之間的關(guān)系。

一個經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫模型，充分考慮了現(xiàn)實(shí)中和主題領(lǐng)域中的關(guān)系更改，長期以來不需要任何更改。對于數(shù)據(jù)存儲而言，更改涉及重新保存大量數(shù)據(jù)（從幾GB到幾TB的數(shù)據(jù)）特別重要。

注意：在關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型中，它是實(shí)體之間的關(guān)系，而行（元組）是這些關(guān)系的示例。但是為了簡單起見，我們通常是按表表示實(shí)體，按行表示實(shí)體實(shí)例，并按外部鍵關(guān)系表示它們之間的關(guān)系。