第四范式（4NF）

引言

在讨论第四范式之前，应该了解多值依赖。这是第一范式（1NF）的一个结果，它不允许一个元组中的一个属性包含一组值。

到目前为止开发的范式只处理函数依赖。对于一个处于3NF或BCNF的关系，在更新、插入和删除时仍然可能出现异常。当多值依赖未得到妥善处理时，就会发生这种情况。为了消除由这些依赖引起的异常，引入了第四范式（4NF）的概念。

• 如果一个关系处于 Boyce Codd 范式并且没有多值依赖，则该关系就处于 4NF。
• 对于依赖 A → B，如果 A 的一个值存在多个 B 的值，则该关系为多值依赖。

为了解释 4NF 的概念，让我们考虑下面的“员工关系”。该关系包含所有三个属性，并充当主键，因为没有单个属性可以唯一标识一条记录。

Empname 和 Equipment 之间的关系是多值依赖，因为在 Employee 关系中，对于每一对 (Emp_name, Language) 值，相关的 Equipment 值集仅由 Empname 确定，并且独立于 Language。

Equipment _{Anurag, English} = Equipment _{Anurag, French} = { 个人电脑, 大型机 }

Equipment _{Kapil, English} = Equipment _{Anurag, French} = { 个人电脑, 大型机 } = Equipment _{Kapil , Japanese} = { 个人电脑 }

因此，这表明

Emp_Name ->-> Equipment

类似地，Emp_name 和 Language 之间的关系是多值依赖，表示为

Emp_Name ->-> Language

因此，为了将具有多值依赖的表转换为 4NF，请将每个多值依赖对移到一个新关系中，如下所示。

Emp_Equip

Emp_Lang

因此，我们看到源关系 Employee 无损地分解为子关系。

Emp_Equip (@Emp_name + @Equipment)

Emp_Lang (@Emp_name + @Langauge)

其中 @ 符号表示主键。

生成的关系 Emp_Equip（分配给员工的各种设备）和 Emp_Lang（员工熟悉的各种语言）都处于 4NF。

示例 2

学生

给定的 STUDENT 表处于 3NF，但 COURSE 和 HOBBY 是两个独立实体。因此，COURSE 和 HOBBY 之间没有关系。

在 STUDENT 关系中，STU_ID 为 **21** 的学生有两门课程 **Computer** 和 **Math**，以及两个爱好 **Dancing** 和 **Singing**。因此，STU_ID 存在多值依赖，导致不必要的数据重复。

因此，为了将上述表转换为 4NF，我们可以将其分解为两个表

STUDENT_COURSE

STUDENT_HOBBY

关于 4NF 的常见问题解答

1. 列出 4NF 的各种好处？

• 提高数据库性能
• 消除数据冗余
• 提高数据完整性

2. 实现 4NF 的技术有哪些？

实现 4NF 的各种技术如下所示：

• 表分区
• 创建附加表来表示多值属性。
• 使用外键概念建立表之间的关系。