2.1　关系数据库设计理论三大范式

关系模型（Relational Model）是一种基于表的数据模型，它广泛应用于数据库管理系统（DBMS）中。关系模型的核心思想是将数据组织成表，每个表包含一组相关的行和列。这些行和列之间的关系通过主键和外键来定义，从而实现数据的完整性、一致性和可维护性。关系模型中一些重要术语介绍如下：

·　属性（Attribute）：列的名称。

·　关系（Relation）：列属性之间存在的某种关联。

·　表（Table）：由多个属性以及众多元组所表示的各个实例组成。

·　键（Key）：由一个或多个属性组成，其值能唯一标识关系中的一个元组。如果某个关系A中的一个（组）属性是另一个关系B的键，则该（组）属性在A中被称为外键。

·　笛卡儿积（交叉连接，Cross Join）：第一个关系的每一行数据分别与第二个关系的每一行数据组合。

·　自然连接（Natural Join）：第一个关系的每一行数据与第二个关系的每一行数据进行匹配，若得到交叉部分则合并，若无交叉部分则舍弃。

·　θ连接（Theta Join）：加上约束条件的笛卡儿积，先得到笛卡儿积，再根据约束条件删除不满足条件的元组。

·　外连接（Outer Join）：执行自然连接后，将舍弃的部分也加入，并且把匹配失败处的属性设置为null。

表2-1是一张酒店客人入住信息表。

通过表2-1可以发现，该表存在不符合规范的设计，总共有如下几点：

（1）信息重复：比如客房类型和客房状态存在大量的数据重复。

（2）更新异常：修改了一个记录中的信息，但是另一个记录中相同的信息却没有被同步修改。

（3）插入异常：无法正确表示信息。

（4）删除异常：丢失有效信息。

下面利用三大范式对数据库进行改造。

第一范式（1NF）：目标是确保每列的原子性，如果每列都是不可再分的最小数据单元（也被称为最小的原子单元），则满足第一范式。

例2.1　第一范式优化表格示例。

没有经过第一范式优化的表格如表2-2所示。

经过第一范式优化的表格如表2-3所示。

第二范式（2NF）：要求每张表只描述一件事情。

例2.2　第二范式优化表格示例。

没有经过第二范式优化的表格如表2-4所示。

经过第二范式优化之后，把一张表拆解成两张表，分别为Guest表和Room表。

Guest表如表2-5所示。

Room表如表2-6所示。

第三范式（3NF）：如果一个关系满足第二范式，并且除了主键以外的其他列都不依赖于主键列，则满足第三范式。

例2.3　第三范式优化表格示例。

没有经过第三范式优化的Room表如表2-7所示。

经过第三范式优化之后，拆成3张表，分别是Room表、RoomType表和RoomState表。

Room表如表2-8所示。

RoomType表如表2-9所示。

RoomState表如表2-10所示。

如上所述，经过三大范式将一张存在问题的大表拆分成4张表，最终数据库设计结构如图2-1所示（PK表示主键，FK表示外键）。