【大家好，我是爱干饭的猿，本文重点介绍MySQL的三大范式、反范式化和巴斯范式的一些问题。
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上一篇文章：《【MySQL】索引优化与查询优化（重点：索引失效的11种情况）》
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🥯1.范 式
1.1范式简介
在关系型数据库中，关于数据表设计的基本原则、规则就称为范式。可以理解为，一张数据表的设计结构需要满足的某种设计标准的级别。要想设计一个结构合理的关系型数据库，必须满足一定的范式。
1.2范式都包括哪些
目前关系型数据库有六种常见范式，按照范式级别，从低到高分别是：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、巴斯-科德范式（BCNF）、第四范式(4NF）和第五范式（5NF，又称完美范式）。
1.3键和相关属性的概念
这里有两个表：
球员表(player)：球员编号 | 姓名 | 身份证号 | 年龄 | 球队编号
球队表(team)：球队编号 | 主教练 | 球队所在地
超键：对于球员表来说，超键就是包括球员编号或者身份证号的任意组合，比如（球员编号）（球员编号，姓名）（身份证号，年龄）等。候选键：就是最小的超键，对于球员表来说，候选键就是（球员编号）或者（身份证号）。主键：我们自己选定，也就是从候选键中选择一个，比如（球员编号）。外键：球员表中的球队编号。主属性、非主属性：在球员表中，主属性是（球员编号）（身份证号），其他的属性（姓名）（年龄）（球队编号）都是非主属性。
1.4第一范式(1st NF)
第一范式主要是确保数据表中每个字段的值必须具有原子性，也就是说数据表中每个字段的值为不可再次拆分的最小数据单位。
1.5第二范式(2nd NF)
第二范式要求，在满足第一范式的基础上，还要满足数据表里的每一条数据记录，都是可唯一标识的。而且所有非主键字段，都必须完全依赖主键，不能只依赖主键（联合主键）的一部分。如果知道主键的所有属性的值，就可以检索到任何元组（行）的任何属性的任何值。
举例1：
成绩表 （学号，课程号，成绩）关系中，（学号，课程号）可以决定成绩，但是学号不能决定成绩，课程号也不能决定成绩，所以“（学号，课程号）→成绩”就是 完全依赖关系 。
如果只是部分依赖主键：
1. 数据冗余 ：如果一个球员可以参加 m 场比赛，那么球员的姓名和年龄就重复了 m-1 次。一个比赛
也可能会有 n 个球员参加，比赛的时间和地点就重复了 n-1 次。
2. 插入异常 ：如果我们想要添加一场新的比赛，但是这时还没有确定参加的球员都有谁，那么就没
法插入。
3. 删除异常 ：如果我要删除某个球员编号，如果没有单独保存比赛表的话，就会同时把比赛信息删
除掉。
4. 更新异常 ：如果我们调整了某个比赛的时间，那么数据表中所有这个比赛的时间都需要进行调
整，否则就会出现一场比赛时间不同的情况。
1NF 告诉我们字段属性需要是原子性的，而 2NF 告诉我们一张表就是一个独立的对象，一张表只
表达一个意思。
1.6第三范式(3rd NF)
第三范式是在第二范式的基础上，确保数据表中的每一个非主键字段都和主键字段直接相关，也就是说，要求数据表中的所有非主键字段不能依赖于其他非主键字段。（即，不能存在非主属性A依赖于非主属性B，非主属性B依赖于主键C的情况，即存在"A-->B-->C"的决定关系）通俗地讲，该规则的意思是所有非主键属性之间不能有依赖关系，必须相互独立。 不能存在依赖传递。
举例1：
部门信息表 ：每个部门有部门编号（dept_id）、部门名称、部门简介等信息。
员工信息表 ：每个员工有员工编号、姓名、部门编号。
列出部门编号后就不能再将部门名称、部门简介等与部门有关的信息再加入员工信息表中。
如果不存在部门信息表，则根据第三范式（3NF）也应该构建它，否则就会有大量的数据冗余。
若员工信息表为 ：每个员工有员工编号、姓名、部门编号、部门名称。
则部门名称就依赖部门编号，部门编号依赖员工编号（即存在"A-->B-->C"的决定关系），造成不满足第三范式。
1.7 小结
关于数据表的设计，有三个范式要遵循。
（1）第一范式（1NF），确保每列保持原子性
数据库的每一列都是不可分割的原子数据项，不可再分的最小数据单元，而不能是集合、数组、记录等非原子数据项。
（2）第二范式（2NF），确保每列都和主键完全依赖
尤其在复合主键的情况向下，非主键部分不应该依赖于部分主键。
（3）第三范式（3NF），确保每列都和主键直接相关，而不是间接相关
范式的优点：数据的标准化有助于消除数据库中的数据冗余，第三范式（3NF）通常被认为在性能、拓展性和数据完整性方面达到了最好的平衡。
范式的缺点：范式的使用，可能降低查询的效率。因为范式等级越高，设计出来的数据表就越多、越精细，数据的冗余度就越低，进行数据查询的时候就可能需要关联多张表，这不但代价昂贵，也可能使一些索引策略无效。
范式只是提出了设计的标准，实际上设计数据表时，未必一定要符合这些标准。开发中，我们会出现为了性能和读取效率违反范式化的原则，通过增加少量的冗余或重复的数据来提高数据库的读性能，减少关联查询，join表的次数，实现空间换取时间的目的。因此在实际的设计过程中要理论结合实际，灵活运用。
🥯2.反范式化
2.1概述
规范化vs性能
- 为满足某种商业目标 , 数据库性能比规范化数据库更重要
- 在数据规范化的同时 , 要综合考虑数据库的性能
- 通过在给定的表中添加额外的字段，以大量减少需要从中搜索信息所需的时间
- 通过在给定的表中插入计算列，以方便查询
2.2反范式的新问题
- 存储
空间变大了 - 一个表中字段做了修改，另一个表中冗余的字段也需要做同步修改，否则
数据不一致 - 若采用存储过程来支持数据的更新、删除等额外操作，如果更新频繁，会非常
消耗系统资源 - 在
数据量小的情况下，反范式不能体现性能的优势，可能还会让数据库的设计更加复杂
2.3反范式的适用场景
当冗余信息有价值或者能大幅度提高查询效率的时候，我们才会采取反范式的优化。
1.增加冗余字段的建议
1）这个冗余字段不需要经常进行修改
2）这个冗余字段查询的时候不可或缺
2.历史快照、历史数据的需要
在现实生活中，我们经常需要一些冗余信息，比如订单中的收货人信息，包括姓名、电话和地址等。每次发生的订单收货信息都属于历史快照，需要进行保存，但用户可以随时修改自己的信息，这时保存这些冗余信息是非常有必要的。
反范式优化也常用在数据仓库的设计中，因为数据仓库通常存储历史数据，对增删改的实时性要求不强，对历史数据的分析需求强。这时适当允许数据的冗余度，更方便进行数据分析。
🥯3. BCNF(巴斯范式)
主属性（仓库名）对于候选键（管理员，物品名）是部分依赖的关系，这样就有可能导致异常情况。因此引入BCNF，它在3NF的基础上消除了主属性对候选键的部分依赖或者传递依赖关系。
即非主属性不能相互依赖（BCNF），非主属性也不能相互依赖（2NF）。
如果在关系R中，U为主键，A属性是主键的一个属性，若存在A->Y，Y为主属性，则该关系不属于BCNF。
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