在数据库领域，规范化是一个重要的概念，它指的是将数据库中的数据进行合理组织，以减少冗余和提高数据完整性。类似于整理车库一样，一个整洁有序的数据库能更好地发挥作用。本文将探讨规范化的前三个范式：1NF、2NF和3NF，并提供SQL中规范化的实际例子。无论对数据库设计的经验如何，都可以学习如何使数据库更具可扩展性和效率。准备好开始改造数据了吗？让一起开始吧！
理解数据库规范化的原理和目标，以及如何使用SQL应用第一范式（1NF）确保原子值和主键，识别并消除部分依赖以实现第二范式（2NF），去除传递依赖以符合第三范式（3NF）。通过实际的SQL查询实现规范化的数据库结构。
规范化是关系数据库架构中的一个基本步骤，它通过将数据库分割成表格并建立基于规则的关联来有效组织数据，降低冗余并增强数据完整性。为了最小化异常，这个过程涉及将数据库分割成表格并建立基于规则的关联。让深入探讨每个范式，解释原理并提供实际的SQL例子。
目标：确保每个表都有主键，并且每个列包含原子（不可分割）值。如果一个表遵循以下规则，则它处于1NF：
例如，考虑一个非规范化的表，其中包含重复组：
OrderID | CustomerName | Products | Quantities
1 | John Doe | Pen, Pencil | 2, 3
2 | Jane Smith | Notebook, Eraser | 1, 2
这个表违反了1NF，因为Products和Quantities列包含多个值。转换为1NF：
OrderID | CustomerName | Product | Quantity
1 | John Doe | Pen | 2
1 | John Doe | Pencil | 3
2 | Jane Smith | Notebook| 1
2 | Jane Smith | Eraser | 2
SQL实现：
CREATE TABLE Orders (
OrderID INT,
CustomerName VARCHAR(255),
Product VARCHAR(255),
Quantity INT,
PRIMARY KEY (OrderID, Product)
);
目标：确保表处于1NF，并且所有非键属性完全依赖于主键。这主要适用于具有复合主键的表。
实现2NF的步骤：
例如，考虑一个已经在1NF中的表，但存在部分依赖：
OrderID | CustomerID | ProductID | Quantity | CustomerName
1 | 1 | 1 | 2 | John Doe
2 | 2 | 2 | 1 | Jane Smith
这里，CustomerName仅依赖于CustomerID，而不是复合主键（OrderID, ProductID）。转换为2NF：
CREATE TABLE Orders (
OrderID INT,
CustomerID INT,
ProductID INT,
Quantity INT,
PRIMARY KEY (OrderID, ProductID)
);
CREATE TABLE Customers (
CustomerID INT PRIMARY KEY,
CustomerName VARCHAR(255)
);
目标：确保表处于2NF，并且所有属性仅依赖于主键。
实现3NF的步骤：
例如，考虑一个已经在2NF中的表，但存在传递依赖：
OrderID | CustomerID | ProductID | Quantity | ProductName
1 | 1 | 1 | 2 | Pen
2 | 2 | 2 | 1 | Notebook
这里，ProductName依赖于ProductID，而不是直接依赖于OrderID。转换为3NF：
CREATE TABLE Orders (
OrderID INT,
CustomerID INT,
ProductID INT,
Quantity INT,
PRIMARY KEY (OrderID, ProductID)
);
CREATE TABLE Customers (
CustomerID INT PRIMARY KEY,
CustomerName VARCHAR(255)
);
CREATE TABLE Products (
ProductID INT PRIMARY KEY,
ProductName VARCHAR(255)
);
假设从以下非规范化的数据开始：
OrderID | CustomerName | Products | Quantities
1 | John Doe | Pen, Pencil | 2, 3
2 | Jane Smith | Notebook, Eraser | 1, 2
步骤1：转换为1NF
将多值列拆分为原子值：
OrderID | CustomerName | Product | Quantity
1 | John Doe | Pen | 2
1 | John Doe | Pencil | 3
2 | Jane Smith | Notebook| 1
2 | Jane Smith | Eraser | 2
步骤2：转换为2NF
识别部分依赖并分离它们：
Orders Table:
OrderID | CustomerID | ProductID | Quantity
1 | 1 | 1 | 2
1 | 1 | 2 | 3
2 | 2 | 3 | 1
2 | 2 | 4 | 2
Customers Table:
CustomerID | CustomerName
1 | John Doe
2 | Jane Smith
Products Table:
ProductID | ProductName
1 | Pen
2 | Pencil
3 | Notebook
4 | Eraser