資料庫設計範式深入淺出：1NF/2NF/3NF/BCNF 完整圖解與實務權衡

關聯式資料庫設計必遵循範式規範。本文系統介紹 1NF~BCNF 定義、違反後果、分解方法與實務取捨。

第一范式 (1NF)：屬性不可再分

每個屬性值為最小資料單位。例：員工一筆記錄含「公司電話、住宅電話」違反 1NF。

修正三法

1. 重複儲存員工號/姓名 (主鍵變電話) — 最差
2. 主鍵員工號，電話拆「公司電話、住宅電話」兩欄
3. 主鍵員工號，強制單一電話欄位

實務採 2 或 3。

第二范式 (2NF)：非主屬性完全依賴候選鍵

例：選課關係 SC(SNO, CNO, GRADE, CREDIT)，鍵 (SNO, CNO)。
CREDIT 僅依賴 CNO (部分依賴) → 違反 2NF。

弊端

• 資料冗餘：同課程學分重複 40 次
• 更新異常：調整學分需改 40 筆，易不一致
• 插入異常：新課程無學生無法存入
• 刪除異常：學生畢業刪記錄，新課程學分跟著消失

解法

分解：SC1(SNO, CNO, GRADE)、C2(CNO, CREDIT)，外鍵 CNO 關聯。

第三范式 (3NF)：非主屬性不傳遞依賴候選鍵

例：S1(SNO, SNAME, DNO, DNAME, LOCATION)，鍵 SNO。
SNO → DNO → LOCATION 存在傳遞依賴 → 違反 3NF。

解法

分解：S(SNO, SNAME, DNO)、D(DNO, DNAME, LOCATION)，保留外鍵 DNO 維持關聯。

BCNF：所有屬性 (含主屬性) 不傳遞依賴候選鍵

例：配件管理 WPE(WNO, PNO, ENO, QNT)。
條件：ENO → WNO、(WNO, PNO) → ENO、(ENO, PNO) → QNT。
候選鍵：(WNO, PNO)、(ENO, PNO)。主屬性 ENO, WNO, PNO。
雖符合 3NF，但 ENO → WNO 導致主屬性傳遞依賴候選鍵 (ENO, PNO) → 違反 BCNF。

弊端

• 新員工無配件負責 (缺 PNO) 無法插入
• 員工轉職刪配件記錄，員工資料跟著消失

解法

分解：EP(ENO, PNO, QNT) 鍵 (ENO, PNO)、EW(ENO, WNO) 鍵 ENO。

代價

函數依賴 (WNO, PNO) → ENO 丟失，語義「每倉庫每配件專人負責」無法由結構約束，需觸發器補足。

範式包含關係與實務原則

BCNF ⊃ 3NF ⊃ 2NF ⊃ 1NF

• 目的：結構合理、消除異常、冗餘最小、易維護
• 原則：概念單一化「一事一地」
• 方法：投影分解
• 要求：無損連接 + 保持函數依賴 (有時須權衡)
• 實務：不必全達 BCNF。高查詢低更新系統，適度保留冗餘換查詢效能

高階 4NF/5NF 處理多值/連接依賴，俟後續介紹。