資料庫三大範式深度解析：1NF、2NF、3NF 完整說明與範例

資料庫三大範式深度解析

資料庫設計範式是關聯式資料庫結構設計的規範標準。符合範式的資料表結構清晰、無冗余，能避免插入、刪除、更新異常。本文詳細說明第一、第二、第三範式的定義、判斷標準、違反後果與修正範例。

一、第一範式（1NF）：屬性不可再分

定義： 資料表每一欄位皆為不可分割的基本資料項，同一欄位不得包含多個值，亦不得有重複屬性欄位。

判斷標準： 無巢狀表格、無多值欄位、每列僅儲存單一值。

符合 1NF 範例：

違反 1NF 範例：

現代關聯式 DBMS 均強制符合 1NF，無法建立多值欄位，故實務上極少違反。

二、第二範式（2NF）：非主鍵屬性完全依賴主鍵

前提： 必須先符合 1NF。

定義： 每個非主鍵屬性完全函數依賴於候選鍵（不存在部分依賴）。若主鍵為複合鍵，非主鍵屬性不得僅依賴主鍵的一部分。

違反 2NF 範例：選課表

部分依賴關係：

• 課程名稱 → 學分（學分僅依賴課程，非完整複合鍵）
• 學號 → 姓名, 年齡（姓名、年齡僅依賴學號）

違反 2NF 造成的異常：

1. 資料冗余： 同一課程的學分重複儲存；同一學生的姓名、年齡重複出現
2. 更新異常： 課程學分調整需更新所有該課程記錄，否則出現不一致
3. 插入異常： 新開課程若無學生選修，無法記錄課程名稱與學分（缺學號）
4. 刪除異常： 刪除某學生選課記錄，可能導致課程資訊連帶消失

符合 2NF 拆分：

• 學生表： Student(學號 PK, 姓名, 年齡)
• 課程表： Course(課程名稱 PK, 學分)
• 選課表： SelectCourse(學號 FK, 課程名稱 FK, 成績) — 複合主鍵

單一主鍵的資料表自動符合 2NF（不存在複合鍵部分依賴問題）。

三、第三範式（3NF）：非主鍵屬性不傳遞依賴於主鍵

前提： 必須先符合 2NF。

定義： 非主鍵屬性不得傳遞函數依賴於候選鍵。即不存在：主鍵 → 非主鍵A → 非主鍵B 的鏈式依賴。

違反 3NF 範例：學生表含學院資訊

傳遞依賴： 學號 → 所在學院 → 學院地點, 學院電話

違反 3NF 同樣造成四大異常（冗余、更新、插入、刪除異常）。

符合 3NF 拆分：

• 學生表： Student(學號 PK, 姓名, 年齡, 所在學院 FK)
• 學院表： Department(學院 PK, 地點, 電話)

四、總結對照表

實務設計中，通常以 3NF 為標準。特定場景（如數據倉庫、報表查詢）為效能考量可適度反正規化，但需清楚權衡利弊並文件化。