规范化的目的

规范化 是指对数据之间的关系进行结构化和处理的过程，以最小化关系表中的冗余并避免数据库中不必要的异常属性，如插入、更新和删除异常。它有助于将大型数据库表分割成更小的表，并在它们之间建立关系。它可以消除冗余数据，并简化表的添加、操作或删除字段的操作。

规范化定义了关系表的规则，以判断其是否满足范式。范式 是一个评估每个关系是否满足定义标准并从关系中移除多值、连接、函数和平凡依赖的过程。如果数据被更新、删除或插入，它不会导致数据库表出现任何问题，并有助于提高关系表的完整性和效率。

规范化的目标

1. 它用于消除关系表中的重复数据和数据库异常。
2. 通过检查表中使用的新的数据类型，规范化有助于减少冗余和复杂性。
3. 它有助于将大型数据库表分割成更小的表，并通过关系将它们链接起来。
4. 它避免了表中重复的数据或不存在的重复组。
5. 它减少了数据库中出现异常的可能性。

异常的类型

以下是导致表不一致、完整性丢失和数据冗余的异常类型。

1. 数据冗余 在关系数据库中，当两个或多个行或列具有相同的值或重复的值时，就会发生数据冗余，导致不必要的内存利用。

Student 表

上表中，有两位学生，“詹姆斯”和“里奇·里奇”，他们的记录在输入新的课程ID时是重复的。因此，它会重复 studRegistration、StudName 和 address 属性。

2. 插入异常： 当需要插入某些属性或数据项而其他属性不存在时，关系数据库中就会发生插入异常。例如，在学生表中，如果我们想插入一个新的课程ID，我们就必须等到学生报名参加课程。这样，就很难在表中插入新记录。因此，它被称为插入异常。

3. 更新异常： 当重复数据仅在一个地方更新而未在所有实例中更新时，就会发生异常。因此，它使我们的数据或表处于不一致的状态。例如，假设有一个学生“詹姆斯”属于学生表。如果我们想更新学生表中的课程，我们就必须在课程表中更新相同的课程；否则，数据可能**不一致**。它会反映表中更新值的变化，其中一些值不会。

4. 删除异常： 当由于删除其他记录而从数据库表中丢失或删除某些记录时，数据库表中就会发生异常。例如，如果我们想从学生表中删除特伦特·博尔特，它也会从学生表中删除他的地址、课程和其他详细信息。因此，我们可以说删除某些属性可以删除数据库表中的其他属性。

因此，我们需要避免表中的这些类型的异常，并维护数据库表的完整性和准确性。因此，我们在数据库管理系统中使用规范化概念。

规范化的类型

1. 第一范式 (1NF)
2. 第二范式 (2NF)
3. 第三范式 (3NF)
4. Boyce-Codd 范式 (BCNF)
5. 第四范式 (4NF)
6. 第五范式 (5NF)

第一范式 (1NF)： 如果表中的所有属性只包含原子值，则该表处于第一范式 (1NF)。我们也可以说，如果一个表在属性中包含多值数据项或复合值，则该关系就不能处于第一范式。因此，我们需要通过使表中的条目原子化来将其变为第一范式。

第二范式 (2NF)： 如果关系满足以下条件，则该关系处于 2NF。

1. 表或关系应为 1NF 或第一范式。
2. 所有非主属性都应完全函数依赖于候选键。
3. 表中不应包含任何部分依赖。

第三范式 (3NF)： 如果表满足以下条件，则该表处于第三范式 (3NF)。

1. 表或关系应为 2NF。
2. 它不应包含任何传递依赖。传递依赖是指任何非主属性决定或依赖于其他非主属性。
   如果 FD X 确定 Y（“X” -> “Y”）满足以下条件之一，则关系处于 3NF
   1. 如果 X -> Y 是一个平凡的 FD，即 Y 是 X 的子集。
   2. 如果 X -> Y，其中 X 是超键。
   3. 如果 X -> Y，(Y - X) 是一个主属性。

注意：如果所有函数依赖 (FD) 的左侧 (LHS) 必须是候选键 (CK) / 超键，或者右侧是主属性，则表应为 3 NF。

BCNF： 它代表Boyce-Codd 范式，是 3NF 的下一个版本。有时，它也被称为3.5 NF。如果范式满足以下条件，则该范式称为 BCNF。

1. 表或关系必须为 3NF。
2. 如果关系 R 具有函数依赖 (FD) 并且 A 确定 B，其中 A 是超键，则该关系处于 BCNF。

注意：对于 BCNF 的每个函数依赖，左侧应有一个候选/超键。

第四范式 (4 NF)：如果关系满足以下条件，则该关系称为第四范式 (4NF)。

1. 表必须为 BCNF。
2. 表中不应有多值依赖。

例如，如果对于 A 的单个值，存在多个 B 的值，则依赖 A -> B。则该关系称为多值依赖。

多值依赖的条件如下

1. 对于多值依赖 A -> B，对于 A 的单个值，存在多个 B 的值。
2. 如果表至少有三列，它们存在多值依赖。
3. 对于具有 A、B 和 C 列的关系，其中 B 和 C 应独立。

第五范式 (5 NF)： 如果关系满足以下条件，则该关系称为 5NF。

1. 表应为 4NF。
2. 不应存在连接依赖或进一步的无损分解。

它也称为投影连接范式 (PJNF)。

连接依赖： 如果关系 (R) 的模式可以划分为较小的表集 R1、R2...Rn，这些表可以通过连接多个表来重新设计为原始表 (R)，则称关系 (R) 为连接依赖。