软考高级架构师：数据库的范式 1NF 、2NF 、3NF 和 BCNF

一、AI 讲解

数据库范式是一系列规范条件的集合，这些规范条件定义了数据库表结构的合理性，以减少数据冗余和改善数据的逻辑结构。主要的范式包括第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）和巴斯-科德范式（BCNF）。每个高级范式都建立在前一个范式的基础上。

第一范式（1NF）

定义：一个表的每个列都不可再分，且每列中的数据都是原子数据项。

示例：

不满足1NF，因为“课程”这一列中含有多个课程名称，可再分。

调整后：

第二范式（2NF）

定义：在1NF的基础上，消除了非主属性对于码的部分函数依赖。

示例：

假设学号+课程是主键，成绩和教师是非主属性，不存在非主属性对主键的部分依赖，因此满足2NF。

第三范式（3NF）

定义：在2NF的基础上，消除了非主属性对于码的传递函数依赖。

示例：

假设教师名依赖于教师ID，而教师ID依赖于学号+课程（主键），存在传递依赖。需要将表分解。

调整后：

学生课程表：

教师表：

BCNF（巴斯-科德范式）

定义：在3NF的基础上，消除了主属性对码的部分或传递函数依赖。

示例：

假设存在一个表：

如果“课程代码”决定了“课程名称”和“教师”，则存在主属性对主键的依赖（即课程代码对学号+课程代码的依赖），违反了BCNF。

调整后分为两个表：

学生课程表：

课程信息表：

二、AI 出题

（1）题目

1. 下列哪项不是第一范式（1NF）的要求？
   • A. 数据表的每个列都不可以再分
   • B. 每一列的值必须是单一的数据项
   • C. 消除了所有的部分函数依赖
   • D. 确保表中的每个列的值都与主键直接相关
2. 第二范式（2NF）是基于哪个范式之上的？
   • A. 1NF
   • B. 3NF
   • C. BCNF
   • D. 4NF
3. 消除非主属性对码的哪种依赖是第二范式（2NF）的主要目标？
   • A. 部分函数依赖
   • B. 完全函数依赖
   • C. 传递函数依赖
   • D. 多值依赖
4. 第三范式（3NF）主要解决什么问题？
   • A. 数据的原子性问题
   • B. 非主属性对主键的部分依赖问题
   • C. 非主属性对主键的传递函数依赖问题
   • D. 多值依赖问题
5. 下列哪项是BCNF范式相对于3NF更严格要求的方面？
   • A. 数据项的原子性
   • B. 非主属性的依赖关系
   • C. 主属性对码的依赖
   • D. 外键约束
6. 如果一个关系模式R满足BCNF，则一定满足：
   • A. 1NF但不一定

满足2NF

• B. 2NF但不一定满足3NF
• C. 3NF和2NF
• D. 1NF, 2NF和3NF

1. 在数据库设计中，范式的提升通常意味着什么？
   • A. 增加数据冗余
   • B. 减少查询效率
   • C. 减少数据冗余
   • D. 增加更新异常
2. 一个关系模式处于3NF，但不在BCNF中，可能是因为：
   • A. 有非主属性部分依赖于主键
   • B. 有非主属性传递依赖于主键
   • C. 主属性对主键有部分依赖
   • D. 主属性对主键有传递依赖
3. 要将一个表设计成第一范式（1NF），下列哪个操作是必要的？
   • A. 添加更多的行
   • B. 将复合属性分解成多个简单属性
   • C. 合并多个表
   • D. 引入外键
4. 哪种范式要求一个表中不应存在非主属性对另一非主属性的依赖？
   • A. 1NF
   • B. 2NF
   • C. 3NF
   • D. BCNF

（2）答案和解析

1. C. 消除了所有的部分函数依赖
   • 解析：第一范式（1NF）的要求是确保表中的每个字段都是不可分的原子数据项，而不是消除部分函数依赖，这是第二范式（2NF）的目标。
2. A. 1NF
   • 解析：第二范式（2NF）是在第一范式（1NF）的基础上建立的，其目的是消除非主属性对主键的部分函数依赖。
3. A. 部分函数依赖
   • 解析：第二范式（2NF）的主要目标是消除非主属性对码（主键）的部分函数依赖，确保每个非主属性完全函数依赖于主键。
4. C. 非主属性对主键的传递函数依赖问题
   • 解析：第三范式（3NF）主要解决的是非主属性对主键的传递函数依赖问题，即一个非主属性依赖于另一个非主属性，而后者依赖于主键。
5. C. 主属性对码的依赖
   • 解析：BCNF比3NF更严格，在于它还要求主属性（即参与组成主键的属性）不能对主键的任何部分存在依赖，这超出了3NF的要求。
6. D. 1NF, 2NF和3NF
   • 解析：如果一个关系模式满足BCNF，那么它一定也满足1NF、2NF和3NF，因为BCNF是在这些范式的基础上进一步加强约束的范式。
7. C. 减少数据冗余
   • 解析：提升数据库设计的范式级别，通常意味着通过消除数据冗余来优化数据库结构，这有助于减少存储空间和维护成本。
8. C. 主属性对主键有部分依赖
   • 解析：如果一个关系模式处于3NF但不处于BCNF，可能的原因是存在主属性（组成候选键的属性）对码（主键）的部分依赖或传递依赖，BCNF要求消除这种依赖。
9. B. 将复合属性分解成多个简单属性
   • 解析：要将一个表设计成第一范式（1NF），必须确保表中的每个字段都是原子的，不能被进一步分解，因此需要将复合属性分解成多个简单属性。
10. C. 3NF
    • 解析：第三范式（3NF）要求一个表中不应存在非主属性对另一非主属性的依赖，即消除了传递依赖。

三、真题

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