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数据库设计与范式

问题​

如何进行数据库设计？三大范式是什么？什么时候需要反范式？

答案​

数据库设计流程​

三大范式​

范式要求解决的问题
1NF每列不可再分（原子性）消除重复组
2NF满足 1NF，非主键列完全依赖主键消除部分依赖
3NF满足 2NF，非主键列不传递依赖消除传递依赖
normalization.sql
-- ❌ 不满足 1NF（地址可再分）
CREATE TABLE users (
  id INT PRIMARY KEY,
  name VARCHAR(100),
  address VARCHAR(500)  -- 省/市/区/详细地址混在一起
);

-- ✅ 满足 1NF
CREATE TABLE users (
  id INT PRIMARY KEY,
  name VARCHAR(100),
  province VARCHAR(50),
  city VARCHAR(50),
  district VARCHAR(50),
  street VARCHAR(200)
);

-- ❌ 不满足 2NF（课程名只依赖 course_id，部分依赖）
CREATE TABLE scores (
  student_id INT,
  course_id INT,
  course_name VARCHAR(100),  -- 只依赖 course_id
  score INT,
  PRIMARY KEY (student_id, course_id)
);

-- ✅ 满足 2NF（拆分）
CREATE TABLE courses (
  id INT PRIMARY KEY,
  name VARCHAR(100)
);
CREATE TABLE scores (
  student_id INT,
  course_id INT,
  score INT,
  PRIMARY KEY (student_id, course_id)
);

反范式设计​

何时反范式

查询性能比数据冗余更重要时，适当反范式。典型场景：高频查询需要 JOIN 多表，可以冗余字段避免 JOIN。

denormalization.sql
-- 范式化：订单查商品名要 JOIN
SELECT o.id, p.name, o.quantity
FROM order_items o
JOIN products p ON o.product_id = p.id;

-- 反范式化：冗余商品名（下单时快照）
CREATE TABLE order_items (
  id INT PRIMARY KEY,
  product_id INT,
  product_name VARCHAR(200),  -- 冗余字段（快照）
  product_price DECIMAL(10,2), -- 冗余字段（快照）
  quantity INT
);
-- 好处：1.查询不需要 JOIN  2.商品改名不影响历史订单

常见表设计模式​

common-patterns.sql
-- 软删除
ALTER TABLE users ADD COLUMN deleted_at TIMESTAMP NULL;

-- 乐观锁
ALTER TABLE products ADD COLUMN version INT DEFAULT 0;

-- 多态关联
CREATE TABLE comments (
  id INT PRIMARY KEY,
  content TEXT,
  commentable_type ENUM('post', 'video', 'product'),
  commentable_id INT,
  INDEX (commentable_type, commentable_id)
);

-- 树形结构（路径枚举法）
CREATE TABLE categories (
  id INT PRIMARY KEY,
  name VARCHAR(100),
  path VARCHAR(500),  -- 如 '/1/3/7'
  INDEX (path)
);

常见面试问题​

Q1: 一对多、多对多怎么设计？​

答案：

  • 一对多：在"多"的一方加外键。如用户→订单，订单表加 user_id
  • 多对多：中间表。如学生↔课程，创建 student_courses(student_id, course_id) 关联表

Q2: 字段类型怎么选？​

答案：

数据推荐类型说明
自增主键INT / BIGINT大表用 BIGINT
金额DECIMAL(10,2)绝不用 FLOAT
时间DATETIME / TIMESTAMPTIMESTAMP 占用更小
布尔TINYINT(1)MySQL 无原生 BOOLEAN
枚举ENUM 或 TINYINTTINYINT 更灵活
UUIDCHAR(36) 或 BINARY(16)BINARY 性能更好

Q3: 主键用自增 ID 还是 UUID？​

答案：

维度自增 IDUUID
存储4/8 字节16/36 字节
索引性能顺序插入，性能好随机插入，页分裂多
分布式需要额外方案天然全局唯一
安全性可猜测不可猜测

推荐：单库用自增 ID，分布式用雪花 ID（Snowflake）。

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