浅析规范化理论在数据库设计中的重要作用

梅红

摘要：在数据库设计的过程中规范化理论是最为重要的部分，直接影响关系模式的设计与数据库设计的成功与否。基于此，为了保证研究效率，要重视结合数据库设计实际，有效的分析规范化理论，保障数据库设计符合系统应用需求，深入研究规范化理论在数据设计中的应用，以及规范化理论的重要作用是非常必要的。

关键词：规范化理论;数据库设计;重要作用

中图分类号：TP311.13 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）10-0217-02

0 引言

进行数据库设计需要从多个方面入手，包括需求分析、逻辑设计、概念设计等等。在进行概念设计的过程中，设计者要从多个角度入手，对实体以及相关属性进行抽取，这样才能够审计出不同的E-R图，再将E-R图进行数据表转换。在这个过程中，规范化理论的作用就凸显出来，规范化理论是未然范式建立的，是研究不合理的关系模式转化为合理的关系模式的理论，同时也与数据库设计紧密相关。下面通过实践，有效的对其进行深入探索。

1 关系数据库规范化

为了保障每个环节设计的顺利进行，需要对不同关系进行研究与定义，关系数据库规范化理论对“设计不合理的关系模式”向“合理的关系模式”转化进行研究，其具体的思路，以合理分解关系为基础，有效的消除相关数据依赖，从而解决数据冗余，从实际分析，其中的每一个关系都是在一定的制约条件下存在的，这种存在方式被称之为范式。较低范式关系可以通过转换，成为多个较高级的范式关系的集合，这种转换是通过无损分解实现的，这个转换的过程就是关系规范化。

2 关系模式规范化的重要性

关系模式是研究的重点，也是数据库设计过程重要研究内容。在应用的过程中，如果遇到关系规范化的问题，应该结合实际案例，开展实践设计，以提高数据库设计效率。如：有一个企业员工管理数据库，其中包括使用者（老板、员工等）的工作号、姓名、性别、工作科室、工作范围、考核成绩等，根据这些信息，要设计有效的系统关系模式，并结合关系模式，确定使用者的相关信息（工作号、姓名、性别、工作科室、工作范围、考核成绩）。在构建关系模式过程中，要进行有效分析，针对如下问题进行解决：

2.1 数据冗余度大

数据冗余是指数据之间的重复，也可以说是同一数据存储在不同数据文件中的现象。数据应该尽可能少地冗余，这意味着重复数据应该减少到最少。比如说，一个科室的工作人员的“工作范围”不应该被存储在不同的表中， 因为这里的“工作范围”是科室人员的一个属性。如果存在过多的冗余数据，这就意味着要占用了更多的物理空间，同时也对数据的维护和一致性检查带来了问题，当这个员工的“工作范围”变化时，冗余数据会导致对多个表的更新动作，如果有一个表不幸被忽略了，那么就可能导致数据的不一致性。

2.2 插入异常

数据插入异常是指应该插入数据的未被插入，这里的“未”并非指系统或代码异常，而是说数据库设计上有问题，某条记录在符合了所在领域的要求后仍无法存入，说明表中存在了非当前领域的属性。例如，“科室工作人员”表不应该存在“科室主任”这个属性，因为这会导致一个问题：如果这个科室新进入的工作人员没有科室主任的关联信息，就无法通过信息插入模式写入数据库。

2.3 删除异常

指的是当你需要删除的时候，数据不能被删除而导致的删除错误;或者是删除数据后导致数据库的某些关联错误。例如，如果一个科室的全部工作者都转去其他科室，同时，这个科室没有新的工作人员转入，那么可以采取删除模式。但是删除后，科室类型还在，数据库中却找不到相关科室信息。从实际分析，科室工作人员关系就不能与合理的数据库模式继续关联。为了构建合理的模式，必然要避免类似问题产生，以进一步提高工作效率。

3 规范化理论在数据库设计中的应用分析

规范化理论的进一步应用，有利于完善数据库设计，能够保证数据库设计效率和数据库的独立性和完善性，基于此，对于设计者来说，要注重结合需求实际，加强对于数据库规范化设计的认识。

3.1 第一范式（1NF）

如果一个关系模式中R的所有属性都是原子的，那么，从实际分析，该模式中的元素不可再分，这个关系模式被称为1NF关系模式。在这个关系模式中，不存在可分数据行，这样满足第一范式的要求，实体之间为一对一关系，否则实体在同一列中有多个值，1NF规范性不足，限制太少，信息过于复杂。

3.2 第二范式（2NF）

如果关系模式R（U，F）属于1NF，并且R中的每个非主属性都完全依赖于关系码，因此，R（U，F）属于2NF。

将1NF进行有效的转化，使其转化成2NF，其转化阶段就是利用投影分解法进行的。结合分解分析，两者之间的关系从属于2NF，若进一步分析，会得到以下问题，需要加强设计认识。

（1）数据冗余度过大，科室主任信息会出现重复储存的现象。（2）修改麻烦，如果一个科室换了主任，那么进行修改，就需要针对相应的工作者所对应的科室主任名字，如果忽视了其中一个修改，就会造成数据的不同。（3）插入异常，如果从新开设了一个新的科室，那么在没有招入新工作人员的情况下，不能插入相对应的信息。（4）删除异常，如果想要删除其中一名工作者的记录，比如李明，那么整个元组就都会消失，连同一个科室的信息都会被删除，这样就会出现大量信息丢失的情况。

3.3 第三范式（3NF）

若R（U，F）都从属于2NF，则需要依靠关系进行分析，要严格按关系进行设计。否则R（U，F）属于3NF。通过进一步分析，总结出的分解方式是：传递函数需要进行单独提取，可以分成基本信息与科室信息两部分，以两个关系模式进行体现，具体如下：

工作者基本信息（工作号、性别、科室）;

科室信息（科室类型、科室主任）;

这个时候，两个模式都属于3NF，也就是可以避免出现如上问题。再次对第一次分解后的工作者绩效成绩关系模式进行统计与研究，这样一来，满足了3NF，但实际过程，还存在一定不足：数据冗余量依旧很大，修改依旧比较麻烦，另外，其中还是存在插入异常以及删除异常的问题。

4 关系数据库规范化的原则研究

关系数据库规范化有两个重要原则：（1）无损连接。（2）保持函数依赖。无损连接过程以信息的安全为主，在此过程不能丢失信息，通过分解后，仍然可以回复到原来的关系，其作用是保证分解数据的价值。保持函数依赖原则是对关系进行分解后的要求，不能破坏数据信息，要保证必要的函数依赖，这样的分解模式是等價的。通过规范化管理，实现了无损连接，利于数据库运行，能够保证其运行效率与准确性。

5 结语

数据库构建过程中规范化设计具有明显的优势，但是，从本文所提出实际情况分析，若为了不断提高设计效率，要重视以规范化的模式研究，积极制定更加高效的数据库设计方案，并有效的进行实践运用，从而才能保证数据库运行质量，总之，本文的研究，旨在为相关设计者提供支持，希望能够更好的促进数据库建设完善。

参考文献

[1] 黄雅琼.数据库逻辑设计中的规范化[J].信息记录材料，2018，19（03）：247-248.

[2] 杨靖祎.规范和设计技巧在数据库设计中的研究[J].中国卫生产业，2017，14（29）：70-71.