面试题：数据库的三大范式是什么？

数据库的三大范式（Normalization）是关系数据库设计中的基本原则，用于减少数据冗余、提高数据一致性，并确保数据的完整性。以下是三大范式的详细说明：

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1. 第一范式（1NF）

• 定义：
  • 表中的每一列都是不可再分的原子值，即每一列都是单一值，不能包含数组、集合或重复的列。
• 要求：
  • 每个字段的值都是原子的，不可再分。
  • 每一行都是唯一的，通常通过主键来保证。
• 示例：
  • 不符合 1NF 的表：学生ID学生姓名课程1张三数学, 英语2李四物理
  • 符合 1NF 的表：学生ID学生姓名课程1张三数学1张三英语2李四物理

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2. 第二范式（2NF）

• 定义：
  • 在满足 1NF 的基础上，表中的每一列都必须完全依赖于主键，而不是部分依赖。
• 要求：
  • 表必须有主键。
  • 非主键列必须完全依赖于主键，而不是依赖于主键的一部分（针对复合主键的情况）。
• 示例：
  • 不符合 2NF 的表：学生ID课程ID学生姓名课程名称成绩1101张三数学901102张三英语85
    • 问题：学生姓名 只依赖于 学生ID，而 课程名称 只依赖于 课程ID，存在部分依赖。
  • 符合 2NF 的表：
    • 学生表：学生ID学生姓名1张三
    • 课程表：课程ID课程名称101数学102英语
    • 成绩表：学生ID课程ID成绩110190110285

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3. 第三范式（3NF）

• 定义：
  • 在满足 2NF 的基础上，表中的每一列都必须直接依赖于主键，而不能存在传递依赖。
• 要求：
  • 非主键列之间不能有依赖关系，即不能存在“A 依赖于 B，B 依赖于主键”的情况。
• 示例：
  • 不符合 3NF 的表：学生ID学生姓名学院ID学院名称1张三101计算机学院2李四102数学学院
    • 问题：学院名称 依赖于 学院ID，而 学院ID 依赖于 学生ID，存在传递依赖。
  • 符合 3NF 的表：
    • 学生表：学生ID学生姓名学院ID1张三1012李四102
    • 学院表：学院ID学院名称101计算机学院102数学学院

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4. 总结

范式	要求	目的
1NF	每一列都是原子值，不可再分	消除重复列，确保数据原子性
2NF	在 1NF 的基础上，消除非主键列对主键的部分依赖	消除部分依赖，确保数据完整性
3NF	在 2NF 的基础上，消除非主键列之间的传递依赖	消除传递依赖，减少数据冗余

• 1NF 是基础，确保数据的原子性。
• 2NF 确保非主键列完全依赖于主键。
• 3NF 确保非主键列之间没有依赖关系。

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5. 注意事项

• 范式化的优缺点：
  • 优点：减少数据冗余，提高数据一致性，易于维护。
  • 缺点：过度范式化可能导致查询性能下降（需要更多的 JOIN 操作）。
• 反范式化：
  • 在某些场景下（如数据仓库、高并发查询），为了提高性能，可以适当反范式化（Denormalization），允许一定的数据冗余。

在实际数据库设计中，通常需要根据业务需求和性能要求，在范式化和反范式化之间找到平衡。