关系数据库设计范式

关系数据库设计范式的目的是:减少数据库中数据冗余,增进数据的一致性

三大范式

1NF

第一正规化是为了要排除 重复组 的出现,所采用的方法是要求数据库的每个列的值域都是由原子值组成;每个字段的值都只能是单一值 (关系型数据库一定满足)

常见问题:

  1. 单个字段存多个值
  2. 用很多字段来表达同一个事实

如图

不喜欢的食物
JIM Liver, Goat’s cheese
Alice Pheasant, Liver, Peas
不喜欢的食物1 不喜欢的食物2 不喜欢的食物3
JIM Liver Peas Goat’s cheese
Alice Pheasant Liver, Peas Liver
uid 地址
1 北京市朝阳区来广营
2 北京市丰台区小红门

2NF

在满足1NF的前提上, 如果依赖于主键,则需要依赖于所有主键,不能存在依赖部分主键的情况

不合理:

订单编号 商品编号 商品名称 数量 单位 价格 客户 所属单位 联系方式
001 1 挖掘机 1 100 张三 上海农业 110
001 2 冲击钻 8 200 张三 上海农业 110
003 3 铲车 2 500 李四 北京工业 119

3NF

在满足1NF和2NF的前提上, 一个数据库表中不包含已在其它表中已包含的非主关键字信息

4、5、6NF 范式,BC 范式

反范式

反范式顾名思义,就是出现违反范式的情况,只不过有一些我们主动触发的,有一些是被动触发的。那我们应该至尊寻范式设计吗?

事实是,完全的范式化和完全的反范式化schema都是实验室里才有的东西:在真实世界中很少会这么极端地使用。

那我们什么情况下会主动违反范式设计呢?

性能!

遵循范式的优势

  • 范式化更新操作通常比反范式化要快。
  • 范式化只有很少或者没有重复数据
  • 范式化表结构通常更小

劣势

  • 分散的数据查询需要连表,性能差
  • 部分场景需要使用 sql 聚合函数计算出结果, 性能差 (点赞数,点赞人等)

反范式常见操作

反范式一般违反的是范式三,也就是除了关联主键之外,其他表也存在非主键信息,也就是所谓的冗余。

  • 缓存表
  • 汇总表
  • 冗余字段

ER 模型

E-R图也称实体-联系图(Entity Relationship Diagram),提供了表示实体类型、属性和联系的方法,用来描述现实世界的概念模型。ER图分为实体、属性、关系三个核心部分。实体是长方形体现,而属性则是椭圆形,关系为菱形。

ER图中关联关系有三种:

  • 1对1(1:1) :1对1关系是指对于实体集A与实体集B,A中的每一个实体至多与B中一个实体有关系;反之,在实体集B中的每个实体至多与实体集A中一个实体有关系。

  • 1对多(1:N) :1对多关系是指实体集A与实体集B中至少有N(N>0)个实体有关系;并且实体集B中每一个实体至多与实体集A中一个实体有关系。

  • 多对多(M:N) :多对多关系是指实体集A中的每一个实体与实体集B中至少有M(M>0)个实体有关系,并且实体集B中的每一个实体与实体集A中的至少N(N>0)个实体有关系。

图例: ER图

ER的实体还会细分为弱实体和复合实体

弱实体 :一个实体必须依赖于另一个实体存在,那么前者是弱实体,后者是强实体,弱实体必须依赖强实体存在,例如上图的学生实体和成绩单实体,成绩单依赖于学生实体而存在,因此学生是强实体,而成绩单是弱实体。

弱实体和强实体的联系必然只有1:N或者1:1,这是由于弱实体完全依赖于强实体,强实体不存在,那么弱实体就不存在,所以弱实体是完全参与联系的,因此弱实体与联系之间的联系也是用的双线菱形。

图例:

弱实体

复合实体 :复合实体也称联合实体或桥接实体,常常用于实现两个或多个实体间的M:N联系,它由每个关联实体的主键组成,用长方体内加一个菱形来表示。

图例:

复合实体

ER属性补充

ER图的属性可以细分为复合属性、多值属性和派生属性、可选属性,同时还有用来表示联系的属性,称为联系属性。

复合属性(composite attribute) :复合属性是指具有多个属性的组合,例如名字属性,它可以包含姓氏属性和名字属性:

复合属性(composite attribute)

多值属性(multivalued attribute):一个实体的某个属性可以有多个不同的取值,例如一本书的分类属性,这本书有多个分类,例如科学、医学等,这个分类就是多值属性, 用双线椭圆表示。

多值属性(multivalued attribute)

派生属性(derivers attribute):是非永久性存于数据库的属性。派生属性的值可以从别的属性值或其他数据(如当前日期)派生出来,用虚线椭圆表示。

派生属性(derivers attribute)

可选属性(optional attribute):并不是所有的属性都必须有值,有些属性的可以没有值,这就是可选属性,在椭圆的文字后用(O)来表示,如下图的地址就是一个可选属性。

可选属性(optional attribute)

联系属性:联系属于用户表示多个实体之间联系所具有的属性,一般来讲M:N的两个实体的联系具有联系属性,在1:1和1:M的实体联系中联系属性并不必要。

联系属性

常见优化

字段类型

  • 数值 数值

  • 字符串

字符串

  • 时间

时间

  • 复合类型

    • ENUM
    • SET

选择规则

  • 合理范围内最小的
  • 数据类型最简单的
  • 不要使用 null (???)
  • 字段长度固定或者相近则使用 char 代替 varchar

小问题: int(10) 和 int(1) 有什么区别

参考链接: