面试题：数据库的三大范式是什么？

数据库的三大范式是数据库设计中用于减少数据冗余、提高数据一致性和完整性的规范规则。以下是它们的详细说明：

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1. 第一范式（1NF）

• 定义：表中的每一列都是不可分割的原子值（最小单元），即字段不能重复或包含多个值。
• 核心要求：
  • 每一列的值必须是单一的、不可再分的基本数据项。
  • 同一列中不能有多个值（如避免用逗号分隔的字符串存储多个数据）。
• 示例：
  假设有一个学生表 Student，其中字段 电话号码 存储了多个电话（如 1381234, 1395678），这违反了1NF。
  解决方案：将 电话号码 拆分为独立的表（如 Phone 表），并与 Student 表通过外键关联。
• 作用：
  • 避免数据冗余和更新异常（如修改一个电话需修改多个记录）。
  • 确保数据结构的简洁性和一致性。

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2. 第二范式（2NF）

• 定义：在满足1NF的基础上，非主键字段必须完全依赖于主键，而不是部分依赖。
• 核心要求：
  • 如果表存在复合主键（多个字段共同作为主键），所有非主键字段必须依赖于整个主键，而非主键的一部分。
• 示例：
  假设有一个订单详情表 OrderDetail，主键为 (订单ID, 商品ID)，字段包括 商品名称 和 单价。
  • 问题：商品名称 和 单价 只依赖于 商品ID（主键的一部分），而非整个主键，违反了2NF。

解决方案：将 商品名称 和 单价 移至独立的 Product 表，并通过外键 商品ID 关联。

• 作用：
  • 消除部分依赖，减少数据冗余。
  • 提高数据的一致性（如商品信息变更时只需修改一处）。

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3. 第三范式（3NF）

• 定义：在满足2NF的基础上，非主键字段之间不能存在传递依赖，即所有非主键字段必须直接依赖于主键。
• 核心要求：
  • 如果非主键字段 A 依赖于非主键字段 B，而 B 又依赖于主键，这称为传递依赖，需要消除。
• 示例：
  假设有一个员工表 Employee，主键为 员工ID，字段包括 部门ID 和 部门名称。
  • 问题：部门名称 依赖于 部门ID（非主键字段），而 部门ID 依赖于主键 员工ID，形成传递依赖，违反了3NF。

解决方案：将 部门名称 移至独立的 Department 表，并通过外键 部门ID 关联。

• 作用：
  • 消除传递依赖，进一步减少冗余。
  • 保证数据的逻辑独立性和完整性。

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总结：三大范式的层级关系

1. 1NF → 2NF → 3NF
   • 1NF 是基础，2NF 建立在 1NF 之上，3NF 建立在 2NF 之上。
2. 实际应用中的权衡：
   • 通常数据库只需满足 3NF 即可。
   • 在高性能需求场景（如报表系统）中，可能适度违反范式（反规范化），通过冗余字段提升查询效率（如订单表中冗余用户姓名，避免频繁联表查询）。

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关键点

• 规范化的目标：减少冗余、避免更新异常、提高数据一致性。
• 实际开发中的灵活性：
  • 严格遵循范式可能增加联表查询复杂度，需根据性能需求权衡。
  • 在读多写少的场景（如数据仓库）中，常通过反规范化优化查询效率。