淺析規(guī)范化理論在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中的重要作用

梅紅

摘要：在數(shù)據(jù)庫設(shè)計的過程中規(guī)范化理論是最為重要的部分，直接影響關(guān)系模式的設(shè)計與數(shù)據(jù)庫設(shè)計的成功與否。基于此，為了保證研究效率，要重視結(jié)合數(shù)據(jù)庫設(shè)計實(shí)際，有效的分析規(guī)范化理論，保障數(shù)據(jù)庫設(shè)計符合系統(tǒng)應(yīng)用需求，深入研究規(guī)范化理論在數(shù)據(jù)設(shè)計中的應(yīng)用，以及規(guī)范化理論的重要作用是非常必要的。

關(guān)鍵詞：規(guī)范化理論;數(shù)據(jù)庫設(shè)計;重要作用

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

0 引言

進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計需要從多個方面入手，包括需求分析、邏輯設(shè)計、概念設(shè)計等等。在進(jìn)行概念設(shè)計的過程中，設(shè)計者要從多個角度入手，對實(shí)體以及相關(guān)屬性進(jìn)行抽取，這樣才能夠?qū)徲嫵霾煌腅-R圖，再將E-R圖進(jìn)行數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)換。在這個過程中，規(guī)范化理論的作用就凸顯出來，規(guī)范化理論是未然范式建立的，是研究不合理的關(guān)系模式轉(zhuǎn)化為合理的關(guān)系模式的理論，同時也與數(shù)據(jù)庫設(shè)計緊密相關(guān)。下面通過實(shí)踐，有效的對其進(jìn)行深入探索。

1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化

為了保障每個環(huán)節(jié)設(shè)計的順利進(jìn)行，需要對不同關(guān)系進(jìn)行研究與定義，關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論對“設(shè)計不合理的關(guān)系模式”向“合理的關(guān)系模式”轉(zhuǎn)化進(jìn)行研究，其具體的思路，以合理分解關(guān)系為基礎(chǔ)，有效的消除相關(guān)數(shù)據(jù)依賴，從而解決數(shù)據(jù)冗余，從實(shí)際分析，其中的每一個關(guān)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(guān)系可以通過轉(zhuǎn)換，成為多個較高級的范式關(guān)系的集合，這種轉(zhuǎn)換是通過無損分解實(shí)現(xiàn)的，這個轉(zhuǎn)換的過程就是關(guān)系規(guī)范化。

2 關(guān)系模式規(guī)范化的重要性

關(guān)系模式是研究的重點(diǎn)，也是數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程重要研究內(nèi)容。在應(yīng)用的過程中，如果遇到關(guān)系規(guī)范化的問題，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際案例，開展實(shí)踐設(shè)計，以提高數(shù)據(jù)庫設(shè)計效率。如：有一個企業(yè)員工管理數(shù)據(jù)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(jù)這些信息，要設(shè)計有效的系統(tǒng)關(guān)系模式，并結(jié)合關(guān)系模式，確定使用者的相關(guān)信息（工作號、姓名、性別、工作科室、工作范圍、考核成績）。在構(gòu)建關(guān)系模式過程中，要進(jìn)行有效分析，針對如下問題進(jìn)行解決：

2.1 數(shù)據(jù)冗余度大

數(shù)據(jù)冗余是指數(shù)據(jù)之間的重復(fù)，也可以說是同一數(shù)據(jù)存儲在不同數(shù)據(jù)文件中的現(xiàn)象。數(shù)據(jù)應(yīng)該盡可能少地冗余，這意味著重復(fù)數(shù)據(jù)應(yīng)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(yīng)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(shù)據(jù)，這就意味著要占用了更多的物理空間，同時也對數(shù)據(jù)的維護(hù)和一致性檢查帶來了問題，當(dāng)這個員工的“工作范圍”變化時，冗余數(shù)據(jù)會導(dǎo)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(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致性。

2.2 插入異常

數(shù)據(jù)插入異常是指應(yīng)該插入數(shù)據(jù)的未被插入，這里的“未”并非指系統(tǒng)或代碼異常，而是說數(shù)據(jù)庫設(shè)計上有問題，某條記錄在符合了所在領(lǐng)域的要求后仍無法存入，說明表中存在了非當(dāng)前領(lǐng)域的屬性。例如，“科室工作人員”表不應(yīng)該存在“科室主任”這個屬性，因為這會導(dǎo)致一個問題：如果這個科室新進(jìn)入的工作人員沒有科室主任的關(guān)聯(lián)信息，就無法通過信息插入模式寫入數(shù)據(jù)庫。

2.3 刪除異常

指的是當(dāng)你需要刪除的時候，數(shù)據(jù)不能被刪除而導(dǎo)致的刪除錯誤;或者是刪除數(shù)據(jù)后導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫的某些關(guān)聯(lián)錯誤。例如，如果一個科室的全部工作者都轉(zhuǎn)去其他科室，同時，這個科室沒有新的工作人員轉(zhuǎn)入，那么可以采取刪除模式。但是刪除后，科室類型還在，數(shù)據(jù)庫中卻找不到相關(guān)科室信息。從實(shí)際分析，科室工作人員關(guān)系就不能與合理的數(shù)據(jù)庫模式繼續(xù)關(guān)聯(lián)。為了構(gòu)建合理的模式，必然要避免類似問題產(chǎn)生，以進(jìn)一步提高工作效率。

3 規(guī)范化理論在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中的應(yīng)用分析

規(guī)范化理論的進(jìn)一步應(yīng)用，有利于完善數(shù)據(jù)庫設(shè)計，能夠保證數(shù)據(jù)庫設(shè)計效率和數(shù)據(jù)庫的獨(dú)立性和完善性，基于此，對于設(shè)計者來說，要注重結(jié)合需求實(shí)際，加強(qiáng)對于數(shù)據(jù)庫規(guī)范化設(shè)計的認(rèn)識。

3.1 第一范式（1NF）

如果一個關(guān)系模式中R的所有屬性都是原子的，那么，從實(shí)際分析，該模式中的元素不可再分，這個關(guān)系模式被稱為1NF關(guān)系模式。在這個關(guān)系模式中，不存在可分?jǐn)?shù)據(jù)行，這樣滿足第一范式的要求，實(shí)體之間為一對一關(guān)系，否則實(shí)體在同一列中有多個值，1NF規(guī)范性不足，限制太少，信息過于復(fù)雜。

3.2 第二范式（2NF）

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

將1NF進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)化，使其轉(zhuǎn)化成2NF，其轉(zhuǎn)化階段就是利用投影分解法進(jìn)行的。結(jié)合分解分析，兩者之間的關(guān)系從屬于2NF，若進(jìn)一步分析，會得到以下問題，需要加強(qiáng)設(shè)計認(rèn)識。

（1）數(shù)據(jù)冗余度過大，科室主任信息會出現(xiàn)重復(fù)儲存的現(xiàn)象。（2）修改麻煩，如果一個科室換了主任，那么進(jìn)行修改，就需要針對相應(yīng)的工作者所對應(yīng)的科室主任名字，如果忽視了其中一個修改，就會造成數(shù)據(jù)的不同。（3）插入異常，如果從新開設(shè)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(yīng)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(xiàn)大量信息丟失的情況。

3.3 第三范式（3NF）

若R（U，F(xiàn)）都從屬于2NF，則需要依靠關(guān)系進(jìn)行分析，要嚴(yán)格按關(guān)系進(jìn)行設(shè)計。否則R（U，F(xiàn)）屬于3NF。通過進(jìn)一步分析，總結(jié)出的分解方式是：傳遞函數(shù)需要進(jìn)行單獨(dú)提取，可以分成基本信息與科室信息兩部分，以兩個關(guān)系模式進(jìn)行體現(xiàn)，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(xiàn)如上問題。再次對第一次分解后的工作者績效成績關(guān)系模式進(jìn)行統(tǒng)計與研究，這樣一來，滿足了3NF，但實(shí)際過程，還存在一定不足：數(shù)據(jù)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(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化的原則研究

關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化有兩個重要原則：（1）無損連接。（2）保持函數(shù)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(fù)到原來的關(guān)系，其作用是保證分解數(shù)據(jù)的價值。保持函數(shù)依賴原則是對關(guān)系進(jìn)行分解后的要求，不能破壞數(shù)據(jù)信息，要保證必要的函數(shù)依賴，這樣的分解模式是等價的。通過規(guī)范化管理，實(shí)現(xiàn)了無損連接，利于數(shù)據(jù)庫運(yùn)行，能夠保證其運(yùn)行效率與準(zhǔn)確性。

5 結(jié)語

數(shù)據(jù)庫構(gòu)建過程中規(guī)范化設(shè)計具有明顯的優(yōu)勢，但是，從本文所提出實(shí)際情況分析，若為了不斷提高設(shè)計效率，要重視以規(guī)范化的模式研究，積極制定更加高效的數(shù)據(jù)庫設(shè)計方案，并有效的進(jìn)行實(shí)踐運(yùn)用，從而才能保證數(shù)據(jù)庫運(yùn)行質(zhì)量，總之，本文的研究，旨在為相關(guān)設(shè)計者提供支持，希望能夠更好的促進(jìn)數(shù)據(jù)庫建設(shè)完善。

參考文獻(xiàn)

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