BCNF(巴斯范式)与反范式设计

反范式设计是什么，有了范式设计，为什么还需要反范式设计。反范式设计适用的场景是什么？存在什么问题
3NF有什么不足？除了3NF，我们为什么需要BCNF。

BCNF(巴斯范式)

有如下仓库warehouse_keeper表， 一个仓库只有一个管理员，同时一个管理员也只能管理一个仓库

• 候选键：(管理员，物品名) (仓库名，物品名)
• 主键：(仓库名，物品名)
• 主属性：仓库名，管理员和物品名
• 非主属性：数量

如何判断一张表的范式？我们需要根据范式的等级，从低到高判断。

1. 数据库每个属性都是原子性的，符合1NF的要求
2. 数据表中的非主属性 数量 都与候选键全部依赖， (仓库名，物品名)决定数量， (管理员，物品名)决定数量，因此，符合2NF的要求
3. 数据表中的非主属性，不传递依赖于候选键。因为符合3NF的要求

既然数据表已经符合3NF的要求，是不是就不存在问题呢？

1. 增加一个仓库，但是没有存放任何物品。根据数据表实体完整性的要求，主键不能有空值，因此会出现插入异常
2. 如果仓库更换了管理员，我们就可能会修改数据表中的多条记录
3. 如果仓库里面的商品都卖空了，那么此时仓库名称和相应的管理员名称也会随之被删除

所以，即便数据表满足3NF的要求，同样存在插入，更新和删除数据的异常情况

造成这种异常的原因是： 主属性仓库名对候选键(管理员，物品名)是部分依赖的关系，这样就有可能导致上面的异常情况。

BCNF：人们在3NF的基础上进行了改进，提出了BCNF，也叫做巴斯-科德范式，它在3NF的基础上消除了主属性对候选键的部分依赖或者传递依赖的关系。

根据BCNF的要求，我们将仓库管理关系表 拆分成下面的这样

• 仓库表：(仓库名，管理员)
• 库存表：(仓库名，物品名，数量)

这样就不存在主属性对于候选键的部分依赖或传递依赖，上面数据表的设计就符合BCNF

反范式设计

越高阶的范式得到的数据表越多，数据冗余就越低。但有时候，我们设计数据表的时候，需要为了性能和读取效率违反范式化得到原则。反范式就是允许少量的冗余，通过空间换时间。

比如商品表和用户表，我们每次 查询商品的时候需要展示用户名字，这个时候可以再新建一张表，和商品表保持一致，并且将用户名字段也加载里面，然后就不需要每次查询都连表，增加查询效率。新建的冗余表，注重数据同步

反范式存在的问题和适用场景

存在的问题：
在数据量小的情况下，反范式不能体现性能的优势，可能还会让数据库的设计更加复杂。

• 比如采用存储过程来支持数据的更新、删除等额外操作，很容易增加系统维护的成本
• 比如用户每次更改昵称的时候，都需要执行存储过程来更新，如果昵称更改频繁，会非常消耗系统资源。

使用场景：

• 当冗余信息有价值或者能大幅度提高查询效率的时候，我们就看可以采取反范式的优化。
• 常用于数据仓库的设计中，因为数据仓库通常存储历史数据，对增删改的实时性要求不强，对历史数据的分析需求强。

数据仓库和数据库在使用上的区别

1. 数据库设计的目的在于捕获数据，而数据仓库的设计目的在于分析数据
2. 数据库对数据的增删改实时性要求强，需要存储在线的用户数据，而数据仓库的一般都是历史数据
3. 数据库设计需要尽量避免冗余，但为了提升查询效率也允许一定的冗余性，而数据仓库在设计上更偏向于采用反范式设计

总结

范式设计越高阶，数据表就会越精细，数据的冗余度也就减少，在一定程度上可以让数据库在内部关联上更好的组织数据。但有时候我们也需要采用反范式进行优化，通过空间来换取时间。

范式本身没有优劣之分，只有使用场景不同。没有完美的设计，只有合适的设计，我们在数据表的设计中，还需要根据需求将范式和反范式混合使用。