数据库管理系统中的第二范式 (2NF)

范式确保表中的数据保持结构化和高效。在达到第一范式 (1NF) 之后，规范化过程中的下一步是第二范式 (2NF)，它通过解决部分依赖来帮助消除某些类型的冗余。阅读本章以详细了解什么是 2NF 以及如何应用它。

什么是第二范式 (2NF)？

2NF 的规则很简单。根据关系数据库之父 E. F. Codd 的定义，

• 表必须已经处于 第一范式 (1NF)。
• 表中不应存在 部分依赖。

让我们进一步分解这些规则 −

• 1NF 要求 − 这意味着表不应具有多值属性。每个单元格应只有一个值。
• 无部分依赖 − 部分依赖发生在非主属性仅依赖于复合 candidate key 的一部分，而不是整个键时。

为了更好地理解，让我们详细说明一些重要术语 −

• Candidate Key − 可以唯一标识每一行的最小属性集。
• Prime Attributes − 候选键的一部分的属性。
• Non-Prime Attributes − 不属于任何候选键的属性。

什么是部分依赖？

部分依赖 存在于非主属性仅依赖于复合 candidate key 的一部分时。它会导致数据库中的冗余和异常。

部分依赖示例

考虑以下表 −

在这种情况下，

• Candidate Key − Customer ID 和 Store ID 的组合唯一标识每一行。
• Prime Attributes − Customer ID, Store ID
• Non-Prime Attribute − Location

仔细观察，属性 "Location" 仅依赖于 "Store ID"。例如，无论 Store ID 为 1，位置都是 Delhi。这违反了 2NF 的第二条规则，因为 Location 不依赖于整个复合键 (Customer ID, Store ID)。

如何将表转换为 2NF？

每当表违反 2NF 时，解决方案是将它拆分为更小的表。我们称此过程为 "Decomposition"。让我们通过上述示例来看看它是如何工作的。

步骤 1：拆分表

我们将表拆分为两个更小的表 −

• 一个表存储复合键及其主属性。
• 另一个表存储部分依赖。

步骤 2：识别键

• 在 Customer Table 中，candidate key 仍然是 Customer ID, Store ID。
• 在 Store Table 中，主键是 Store ID。

现在，非主属性 Location 完全依赖于其表中的 candidate key (Store ID)。这确保了两个表都处于 2NF。

实现 2NF 的一般步骤

以下是将任何表符合 2NF 的一般步骤 −

• 识别 Candidate Key − 使用函数依赖来找到所有可能的 candidate key。
• 分类属性 − 主属性是 candidate key 的一部分。非主属性是其他所有属性。
• 检查部分依赖 − 如果任何非主属性仅依赖于复合 candidate key 的一部分，则为部分依赖。
• 拆分表 − 创建单独的表来解决部分依赖。

另一个示例：函数依赖

让我们探索一个更复杂的带有函数依赖的示例。

表和函数依赖

我们有一个关系：{A, B, C, D, E, F}，具有以下依赖 −

• C → F
• E → A
• E, C → D
• A → B

步骤 1：识别候选键

要找到候选键，我们必须查看函数依赖的右侧（RHS）：{F, A, D, B}。不在 RHS 上的属性（E 和 C）必须是候选键的一部分。

从 E, C 开始 −

• E → A
• C → F
• E, C → D
• A → B

因此，E, C 的闭包覆盖了所有属性：{E, C, A, F, D, B}。所以，候选键是 {E, C}。

步骤 2：主属性和非主属性

• 主属性 − E, C。
• 非主属性 − A, B, D, F。

步骤 3：检查部分依赖

部分依赖 发生时 −

• 函数依赖的左侧（LHS）是候选键的真子集。
• RHS 是非主属性。

在我们的示例中，

• C → F：C 是 {E, C} 的真子集，且 F 是非主属性。存在部分依赖。
• E → A：E 是 {E, C} 的真子集，且 A 是非主属性。存在部分依赖。

步骤 4：拆分表

在这一步，为了消除部分依赖，我们将表分成更小的表 −

派生的表如下所示 –

每个表都满足 2NF，因为所有非主属性完全依赖于各自表的候选键。

2NF 的关键概念

以下是 2NF 的关键概念 –

• 主属性 − 候选键的一部分。
• 非主属性 − 不是任何候选键的一部分。
• 部分依赖 − 非主属性依赖于复合候选键的一部分。
• 完全函数依赖 − 非主属性依赖于整个候选键。

结论

在本章中，我们详细解释了第二范式 (2NF) 的概念以及如何在关系数据库中处理部分依赖。我们从 2NF 的基本规则开始，强调了首先实现 1NF 的重要性。

通过详细示例，我们探讨了部分依赖的概念，并演示了如何将表拆分成更小的表以消除冗余。通过确保 2NF，我们通过减少数据冗余使数据库更高效，并为更高级别的规范化奠定基础。