「数据库」设计的「三大原则」 (数据库设计三大原则)

数据库设计的「三大原则」

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随着互联网的发展，数据库成为了企业重要的数据存储和管理工具。良好的数据库设计不仅能提高数据处理效率，还能保证数据的安全和完整性。在数据库设计中，存在着三大原则，它们分别是：范式设计原则、完整性约束原则和数据访问控制原则。

一、范式设计原则

范式是一种数据库设计规范，旨在避免数据的冗余和不一致性，以保证数据的正确性和可靠性，同时提高数据查询和维护的效率。范式设计分为之一范式、第二范式、第三范式以及更高级的范式。

1. 之一范式

之一范式（1NF）是指数据库表中的每个列都应该是原子性的，即不可再分的数据项。这意味着，在设计数据库表结构时，要尽量避免将多个数据到一个表列中。

例如，一个旅游网站的订单表中，如果将出发日期和到达日期合并成一个日期列，数据就会呈现出不规则的形式，难以进行查询和统计分析。而将出发日期和到达日期分别作为两个列，则可避免这种情况的发生。

2. 第二范式

第二范式（2NF）要求数据库表结构中的每个列都要和主键相关，即每个非主键列必须完全依赖于同一张表的主键。如果表中存在非主键列与主键关联不紧密，就可能会出现数据冗余。

例如，一个医院的病人信息表中，主键是病人编号，其中包含病人姓名、性别、出生日期等信息。如果将病人地址也放到这张表中，就可能存在同一个病人有多个地址的情况，导致数据冗余。此时，将病人地址作为独立的表，与病人信息表通过病人编号建立关联关系，就能避免这种情况产生。

3. 第三范式

第三范式（3NF）是基于第二范式的基础上，进一步排除了非主键列之间的传递依赖性，使得数据更加紧凑和简洁。也就是说，每个非主键列都必须直接依赖于主键，而不是间接依赖于其他非主键列。

例如，一个超市的订单表中，主键是订单号，包含了商品编号、商品名称、单价、数量、金额等列，其中单价列与数量列之间存在传递依赖关系，即单价列的值直接依赖于商品编号，而数量列的值又依赖于商品编号和订单号。此时，将单价列和商品名称独立成一个表，与订单表通过商品编号建立关联关系，就能消除这种传递依赖关系，提高数据的规范性和可读性。

二、完整性约束原则

完整性约束是指向数据库中插入、更新和删除数据时，保证数据的合法性和一致性的机制，包括实体完整性、参照完整性和域完整性。

1. 实体完整性

实体完整性是指表中每个记录都必须有主键，同时保证主键的唯一性和不为空。

2. 参照完整性

参照完整性是指表中外键列必须参照到主表的主键列上，并保证其一致性和合法性。例如，一个图书馆的借阅信息表中，要求借阅者编号必须是读者信息表中的合法编号。

3. 域完整性

域完整性是指表中的列必须符合特定的数据类型和取值范围要求，例如限制年龄必须为正整数，号码必须符合特定格式等。

三、数据访问控制原则

数据访问控制是指通过安全认证、授权和审计等机制，保证只有合法用户能够访问数据库，同时记录所有的使用记录和操作行为。

1. 安全认证

安全认证是指通过用户名和密码等方式，确认用户的身份和权限，以保护数据库的安全性。

2. 授权

授权是指分配用户的访问权限和操作权限，严格限制用户行为的范围，防止数据被误用或篡改。例如，对于一个商城的订单信息表，普通用户只能查询自己的订单，而管理员有权进行删除或修改。

3. 审计

审计是指记录用户的所有访问和操作行为，以及相关的日期和时间等信息，以确保数据的完整和可追溯性，同时对违规操作和攻击进行及时报告和处罚。

以上是数据库设计的三大原则，它们分别是范式设计原则、完整性约束原则和数据访问控制原则。良好的数据库设计不仅能提高数据的规范性和一致性，还能保证数据的安全和可靠性，为企业决策提供有力的保障。

相关问题拓展阅读：

• 关于数据库三大设计范式浅析
• 数据库设计的内容原则及其方法

关于数据库三大设计范式浅析

为了建立冗余较小、结构合理的数据库，设计数据库时必须遵循一定的规则。在关系型数据库中这种规则就称为范式。范式是符合某一种设计要求的总结。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。

真斗扒拆正要明白”范式（NF）”是什么意思，首先看下教材中的定义，范式是“符合某一种级别的关系模式的，表示一个关系内部各属性之间的联系的合理化程度”。实际上可以把它粗略地理解为一张数据表的表结构所符合的某种设计标准的级别。就像家里装修买建材，最环保的是E0级，其次是E1级，还有E2级等等。数据库范式也分为1NF，2NF，3NF，BCNF，4NF，5NF。一般在我们设计关系型数据库的时候，最多考虑到BCNF就够。符合高一级范式的设计，必定符合低一级范式，例如符合2NF的关系模式，必定符合1NF。

在实际开发中最为常见的设计范式有三个：

首先是之一范式（1NF）。

符合1NF的关系（你可以理解为数据表。“关系”和“关系模式”的区别，类似于面向对象程序设计中”类“与”对象“的区别。”关系“是”关系模式“的一个实例，你可以把”关系”理解为此和一张带数据的表，而“关系模式”是这张数据表的表结构。1NF的定义为：符合1NF的关系中的每个属性都不可再分。表1所示的情况，就不符合1NF的要求。

表1

实际上，1NF是所有关系型数据库的最基本要求，你在关系型数据库管理系统（RDBMS），例如SQL Server，Oracle，MySQL中创建数据表的时候，如果数据表的设计不符合这个最基本的要求，那么操作一定是不能成功的。也就是说，只要在RDBMS中已经存在的数据表，一定是符合1NF的。如果我们要在RDBMS中表现表中的数据，就得设计为表2的形式：表2

表2

但是仅仅符合1NF的设计，仍然会存在数据冗余过大，插入异常，删除异常，修改异常的问题，例如对于表3中的设计：

每一名学生的学号、姓名、系名、系主任这些数据重复多次。每个系与对应的系主任的数据也重复多次——数据冗余过大

假如学校新建了一个系，但是暂时还没有招收任何学生（比如3月份就新建了，但要等到8月份才招生），那么是无法将系名与系主任的数据单独地添加到数据表中去的 —-—插入异常

假如将某个系中所有学生相关的记录都删除，那么所有系与系主任的数据也就随之消失了（一个系所有学生都没有了，并不表示这个系就没有了）。——删除异常

假如李小明转系到法律系，那么为了保证数据库中数据的一致性，需要修改三条记录中系与系主任的数据。——修改异常。

正因为仅符合1NF的数据库设计存在着这样空枣那样的问题，我们需要提高设计标准，去掉导致上述四种问题的因素，使其符合更高一级的范式（2NF），这就是所谓的“规范化”。

第二范式

第二范式在之一范式的基础之上更进一层。是指2NF在1NF的基础之上，消除了非主属性对于码的部分函数依赖。

函数依赖：若在一张表中，在属性（或属性组）X的值确定的情况下，必定能确定属性Y的值，那么就可以说Y函数依赖于X，写作 X → Y。

表中的函数依赖关系例如：

系名 → 系主任

学号 → 系主任

（学号，课名） → 分数

但以下函数依赖关系则不成立：

学号 → 课名

学号 → 分数

课名 → 系主任

（学号，课名） → 姓名

码:假如当 K 确定的情况下，该表除 K 之外的所有属性的值也就随之确定，那么 K 就是码。码也可以理解为主键。

第二范式需要确保数据库表中的每一列都和主键相关，而不能只与主键的某一部分相关（主要针对联合主键而言）。也就是说在一个数据库表中，一个表中只能保存一种数据，不可以把多种数据保存在同一张数据库表中。

比如要设计一个订单信息表，因为订单中可能会有多种商品，所以要将订单编号和商品编号作为数据库表的联合主键，如下表所示。

订单信息表

这样就产生一个问题：这个表中是以订单编号和商品编号作为联合主键。这样在该表中商品名称、单位、商品价格等信息不与该表的主键相关，而仅仅是与商品编号相关。所以在这里违反了第二范式的设计原则。

而如果把这个订单信息表进行拆分，把商品信息分离到另一个表中，把订单项目表也分离到另一个表中，就非常完美了。如下所示。

订单信息表

订单项目表

商品信息表

这样设计，在很大程度上减小了数据库的冗余。如果要获取订单的商品信息，使用商品编号到商品信息表中查询即可。

因此可以总结判断的方法是：

之一步：找出数据表中所有的码。

第二步：根据之一步所得到的码，找出所有的主属性。

第三步：数据表中，除去所有的主属性，剩下的就都是非主属性了。

第四步：查看是否存在非主属性对码的部分函数依赖。

第三范式

3NF在2NF的基础之上，消除了非主属性对于码的传递函数依赖。也就是说， 如果存在非主属性对于码的传递函数依赖，则不符合3NF的要求。

则就是第三范式需要确保数据表中的每一列数据都和主键直接相关，而不能间接相关。

比如在设计一个订单数据表的时候，可以将客户编号作为一个外键和订单表建立相应的关系。而不可以在订单表中添加关于客户其它信息（比如姓名、所属公司等）的字段。如下面这两个表所示的设计就是一个满足第三范式的数据库表。

订单信息表

客户信息表

这样在查询订单信息的时候，就可以使用客户编号来引用客户信息表中的记录，也不必在订单信息表中多次输入客户信息的内容，减小了数据冗余。

由此可见，符合3NF要求的数据库设计，基本上解决了数据冗余过大，插入异常，修改异常，删除异常的问题。当然，在实际中，往往为了性能上或者应对扩展的需要，经常 做到2NF或者1NF，但是作为数据库设计人员，至少应该知道，3NF的要求是怎样的。

数据库设计的内容原则及其方法

数雹斗据库三范式详解

数据库三范式

�8�5 1NF－之一范式

每个字段都不可再分。

�8�5 2NF－第二范式

所有字段都完全依赖而不是部分依赖于联合主键。

3NF－第三范式

不存在非主键字段对主键字段的传递依赖。

虽知拿然三范式是这样写，但是现实中不一定都要遵从3范式，而且第三范式基本上很少用到，至于数据库搭肆搭设计的方法就多种多样咯，主要是根据需求来看的

数据库设计三大原则的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于数据库设计三大原则,「数据库」设计的「三大原则」,关于数据库三大设计范式浅析,数据库设计的内容原则及其方法的信息别忘了在本站进行查找喔。

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