设计数据库时，确保表中数据的一致性和相关性很重要。规范化是一个减少关系数据库中数据冗余的过程。冗余将导致以下问题：在插入、更新和删除数据时可能会导致数据的不一致；数据的重复存储更有可能造成数据不一致错误、浪费磁盘空间等。可以凭借经验和一些常规的理念来设计数据库（如前面所述），也可以使用系统方法（如规范化）来减少数据的冗余。因此，在设计数据库时，可以对数据库中的表进行规范化处理，以确保数据库更加规范。

规范化是通过使用某些规则，将复杂的表结构拆分成简单的表结构。规范化使得表的构成能够满足某些指定的规则并且代表某些范式。范式用于确保在数据库中不会引起各种异常和不一致。表结构始终是属于某种范式的。目前关系数据库主要有4种范式：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、BC范式。第一、第二、第三范式最初是由E.F.Codd定义的。后来，Boyce和Codd引入了另一种范式——Boyce-Codd范式（BCNF）。一般情况下，数据库只需满足第三范式就可以了。

1.相关概念

规范化理论是基于函数依赖的基础理论的。首先了解函数依赖的概念。

给定一个关系R（表也可称为关系），如果R中的属性B的每个值完全与属性A的值相关联，则称属性B函数依赖于属性A。换句话说，如果对于属性A的每个值来说，只有一个B值与其相关联，则属性A函数决定属性B。

在表1-1的学生信息表中，学号能唯一标识学生信息表中的每一行，所以学号是主键。对于不同的学号，都有一个姓名和它对应，即姓名完全函数依赖于学号。

在表1-2的学生成绩表中，学号和课程号的组合为主键，这个主键能唯一标识学生的成绩，即成绩既依赖于学号，又依赖于课程号，则称成绩完全函数依赖于主键（学号、课程号）。对于每个学号，都有一个姓名与之对应，所以姓名只依赖于学号，而与课程号无关。因为学号只是主键的一部分，所以姓名部分函数依赖于主键（学号、课程号）。

在表1-1的学生信息表中，因为学生所在系依赖于主键（学号），而系主任又依赖于所在系，所以系主任传递函数依赖于主键（学号）。

2.范式

下面分别举例介绍第一范式、第二范式和第三范式。

（1）第一范式

当表的每个属性值都是不可再分的最小数据单元时，这个表就满足第一范式。第一范式是对关系模型的基本要求，不满足第一范式的数据库就不是关系数据库。表1-3的学生成绩表不是第一范式，因为课程号和成绩单元格可以再分割。当它转化为表1-2时满足第一范式。



　　
（2）第二范式

当一个表是第一范式，并且非主属性完全依赖于主键（不存在部分依赖）时，这个表就满足第二范式。表1-2中的学生成绩表是第一范式，但其存在部分依赖，姓名只依赖于主键（学号、课程号）中的一部分（学号），而不是整个主键，所以不是第二范式。将表转换为第二范式的方法是：将部分依赖的属性和被部分依赖的主属性从原表中分离，形成一个新表。在学生成绩表中，将具有部分依赖的属性姓名、性别和学号组成一个新表（学生表），这样成绩表（学号，课程号，成绩）和学生表（学号，姓名，性别）都满足第二范式。

（3）第三范式

当一个表是第二范式，并且每个非主属性仅函数依赖于主键（不存在传递依赖）时，这个表就满足第三范式。表1-1的学生信息表是第二范式，但存在传递依赖，因为系主任不但依赖于学号，还依赖于所在系（即所在系依赖于学号，而系主任又依赖于所在系，所以系主任传递依赖于学号，而不是直接依赖主键），所以不是第三范式。将表转换为第三范式的方法是：将具有传递依赖的属性从原表中分离，形成一个新表。在学生信息表中，将学生所在系和系主任组成一个新表，这样学生表（学号、姓名、性别、所在系）和系表（系名称、系主任）都满足第三范式。