数据库范式规则是一组规范化数据库设计的原则，旨在减少数据冗余、提高数据完整性和一致性。这些规则帮助设计师将数据组织成更加高效和可维护的结构。通常，数据库设计师通过将数据分解成多个相关的表格并通过连接表格来满足这些规则，以达到数据库的范式化。有多个范式级别，通常用数字表示，从第一范式（1NF）到第五范式（5NF）。
主要的数据库范式规则：
使用一个简化的学生信息管理系统的数据库模型来演示每个范式。数据库包括以下表格：学生信息表（Student），课程信息表（Course）。
现在，让我们使用这个示例来解释各个范式和相关的函数依赖：
第一范式 (1NF)：
- 数据项是原子的，即不可再分。每列中的数据都是不可再分的最小单元。
- 每个表格必须具有主键，用于唯一标识每一行。
- 在示例中，所有列都满足这一要求，没有多值属性或重复组。
第二范式 (2NF)：
- 第二范式要求表格必须首先满足第一范式，并且非主键列必须完全依赖于候选键。在本例中，Student 表格的候选键可以是 (StudentID) 或 (StudentID, CourseID)，而 Course 表格的候选键是 CourseID。
- Student 表格满足第二范式，因为Name, DateOfBirth, 和 Address 完全依赖于主键 (StudentID)。
- Course 表格也满足第二范式，因为CourseName 和 Instructor 完全依赖于主键 (CourseID)。
第三范式 (3NF)：
- 第三范式要求非主键列之间没有传递依赖。这意味着，如果A列依赖于B列，而B列又依赖于C列，那么A列应该直接依赖于C列。在本例中，我们可以看到以下情况：
- Student 表格不满足第三范式，因为Address 依赖于 StudentID，而 StudentID 依赖于 CourseID。
- Course 表格满足第三范式，因为没有传递依赖关系。
- 为了满足第二范式和第三范式，我们可以进行如下调整：
- 创建一个新的表格 StudentInfo 包括 StudentID、Name、DateOfBirth，其中 StudentID 是主键。
- 创建一个新的表格 StudentAddress 包括 StudentID 和 Address，其中 StudentID 是主键。
巴斯-科德范式 (BCNF)：
- 满足第一和第二范式。
- 主键的任何属性不可对主键依赖。如果主键包含多个属性，那么每个非主键属性必须完全依赖于主键，而不是依赖于其他非主键属性。
- 如果存在非平凡依赖关系，将其分解为多个表格，确保每个表格都满足BCNF。建立适当的外键关系来连接这些表格。
- 例如，如果学生表包括课程名作为非主键列，但课程名依赖于学生ID而不是学生ID和课程ID的组合，就需要将课程名移至独立的表格。
第四范式 (4NF)：
- 满足第一、第二和第三范式。
- 多值依赖问题已经解决。这意味着，如果一个表格中的某些列依赖于主键，但是它们之间存在多值依赖关系，那么需要将它们拆分成不同的表格，以减少冗余数据。
- 建立适当的外键关系，以保持数据的一致性。
第五范式 (5NF)：
- 满足前面的范式规则。
- 处理联接依赖，以确保数据的完整性。这通常涉及到将多个表格的关系重新组织，以满足更高级的关系依赖性。
- 建立适当的外键关系来连接这些表格。
不是每个数据库都需要满足所有的范式规则。
数据库设计需要根据特定应用的需求来权衡范式规则和性能，有时会采用反范式化（冗余数据）来提高查询性能。因此，在实际数据库设计中，通常需要权衡范式规则和性能需求，以找到最合适的数据库结构。
