数据库三大范式和事务四大特性

数据库事务的四大特性（ACID）

• 原子性（Atomicity）：

一个事务（transaction）中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不会结束在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误，会被恢复（Rollback）到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执行过一样。

• 一致性（Consistency）：

在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性没有被破坏。这表示写入的资料必须完全符合所有的预设规则，这包含资料的精确度、串联性以及后续数据库可以自发性地完成预定的工作。

• 隔离性（Isolation）：

数据库允许多个并发事务同时对其数据进行读写和修改的能力，隔离性可以防止多个事务并发执行时由于交叉执行而导致数据的不一致。事务隔离分为不同级别，包括读未提交（Read uncommitted）、读提交（read committed）、可重复读（repeatable read）和串行化（Serializable）。

• 持久性（Durability）：

事务处理结束后，对数据的修改就是永久的，即便系统故障也不会丢失。

函数依赖

• S（学号，姓名，性别，年龄，院系）
• F={学号→姓名，学号→性别，学号→院系}
• 但 性别⇏年龄，性别⇏院系

姓名依赖于学号，年龄不依赖于性别

• X→Y，Y∉X，则称X→Y是非平凡函数依赖
• X→Y，Y∈X，则称X→Y是平凡函数依赖（总是成立的）

（学号，课程编号）→成绩是非平凡函数依赖
（学号，课程编号）→学号是平凡函数依赖

• X→Y，并且对于X的任何一个真子集X’，都有X’⇏Y，则称Y完全函数依赖于X
• X→Y，但Y不完全函数依赖于X，则称Y部分函数依赖于X

（学号，课程编号）→成绩是完全函数依赖
（学号，课程编号）→院系是部分函数依赖，因为学号→院系

• X→Y，（Y∉X），Y⇏X，Y→Z，则称Z对X传递函数依赖

学号→院系，院系⇏学号，院系→系主任。学号→系主任是传递函数依赖

码

• 码：可以区别一个元组(即表中的一行数据）的属性或属性的集合
• 候选码：可以唯一标识一个元组的最少的属性集合,缺了一个属性就不能确定整行数据了
• 主码：从候选码中挑选的唯一
• 主属性：包含在任何一个候选码中的属性

第一范式（强调原子性）

第一范式（1NF）是指数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值，即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。简而言之，第一范式就是无重复的列。

下表把院系信息列分成系名和系主任，满足第1NF，这是关系型数据库最低标准

第二范式

关系模式R∈1NF（即R符合第一范式），并且每一个非主属性都完全依赖于R的主码，则R∈2NF（即R符合第二范式）。简而言之，第二范式就是非主属性完全依赖于主关键字。

• 姓名，系名，系主任不完全依赖于主码（学号，课程名）不是第2NF
  
  分成下列两张表
  
• （学号，课程名）→成绩（非主属性完全函数依赖于主码）
• （学号）→姓名，系名，系主任（非主属性完全函数依赖于主码）

第三范式

若R∈3NF，则R的每一个非主属性既不部分函数依赖于候选码也不传递函数依赖于候选码。简而言之，第三范式就是属性不依赖于其它非主属性。

• （学号，课程名）→成绩（非主属性，完全依赖且没有传递依赖）
  
• 学号→系名，系名→系主任。存在传递依赖（学号→系主任）不是3NF