1.3.4 关系规范化
关系规范化理论是设计数据库的有力工具。规范化理论认为，关系数据库中的每一个关系都要满足一定的规范。根据满足规范的条件不同，可以划分为5级，从第一范式（1NF）到第五范式（5NF），其中第一范式为最低级范式。
在数据库应用时，通常只需把关系规范到第三范式，就基本满足关系的设计要求。
1.第一范式（1NF）
如果一个关系的所有属性都是不可再分的基本数据项，则该关系满足第一范式。第一范式是关系最低的规范化要求，是关系必须要满足的条件。如果不满足第一范式，则必须对数据项加以分割，使分割后的每个数据项都是不可再分的基本数据项。
任务1.4 分析学生关系，如表1-14所示。问是否满足第一范式，如果不满足，加以优化使之满足。
表1-14 学生关系
解答：
“QQ号”属性，其属性值有的学生有两个号，就不是基本数据项，可再分，故学生关系不满足第一范式，把“QQ号”分割为两列，每列显示一个QQ号，分别命名为“QQ1”、“QQ2”，如表1-15所示，经过分割后，则学生关系满足第一范式。
表1-15 变更学生联系关系
2.第二范式（2NF）
如果一个关系满足1NF，且所有的非主关键字都完全依赖于主关键字，则该关系满足第二范式。
如果不满足第二范式，可能造成数据冗余、插入和删除异常、修改复杂等问题，则必须分离所有不完全依赖于主关键字的非主关键字数据项，其数据项重新构造一个新的关系。
任务1.5 分析成绩关系，如表1-16所示，问是否满足第二范式，如果不满足，会导致怎样后果，采用什么方法加以优化使之满足。
表1-16 成绩关系
解答：
分析：成绩关系的主关键字为“学号+课程编号”的组合属性，其非主关键字“成绩”完成依赖于主关键字，而非主关键字“课程名称”和“学分”只完全依赖于主关键字中的“课程编号”，而不是完成依赖于组合的主关键字，即部分依赖，故成绩关系不满足第二范式。
不满足第二范式后果：可能造成数据冗余、插入和删除异常，修改复杂等问题，可以想象，如果有50名学生选择“基础英语”，则该数据项在表中出现50次，造成数据冗余。
优化方法：拆成两个关系，成绩（学号，课程编号，成绩），主关键字“学号+课程编号”。课程（课程编号，课程名称，学分），主关键字“课程编号”。这样，各关系的非主关键字各自依赖于主关键字，两个关系都满足2NF了。如表1-17、表1-18所示。
表1-17 成绩关系
表1-18 课程关系
3.第三范式（3NF）
如果一个关系满足2NF，且所有的非主关键字都不传递依赖于主关键字，则该关系满足第三范式。
如果不满足第三范式，则必须分离所有传递依赖于主关键字的非主关键字数据项，其数据项重新构造一个新的关系。
任务1.6 分析学生关系，如表1-19所示。问是否满足第三范式，如果不满足，加以优化使之满足。
表1-19 学生关系
解答：
分析：学生关系中，“学号”为主关键字，则非主关键字“系编号”依赖于“学号”，而非主关键字“系名称”、“系主任”、“联系电话”依赖于“系编号”，即“学号”←“系编号”←“系名称”、“系主任”、“联系电话”，这称为传递依赖于主关键字，不满足3NF。
优化方法：分离为两个关系，学生（学号，姓名，性别，系编号），系（系编号，系名，系主任，联系电话），这样每个关系非主关键字都不传递依赖于主关键字，两个关系都满足3NF，如表1-20、表1-21所示。
表1-20 学生关系
表1-21 系关系
