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数据库设计原则：真相就在那里 (The principles of database design, or, the Truth is out there) May 17, 2025 by Eduardo Bellani

每个软件项目都需要呈现其所嵌入业务的真实情况。我们这些理性的、有限的存在，表示现实的方式是通过命题，即声明现实的肯定或否定陈述。当这些命题的集合存储在计算机系统中时，我们称之为数据库。

这样的数据库需要被设计成能够正确地反映现实。这不能自动化，因为情况的语义需要以一种可以被计算机处理的方式编码。因此，数据库设计的目的是：以一种可以被数据库管理系统 (DBMS) 正确处理的方式编码命题。

在这一点上，一个普通的软件开发人员会陷入停滞。由于他的教育中几乎没有任何关于数据库设计（或形式逻辑）的正式培训，他倾向于随意地求助于临时方法，这会产生严重的后果（更新异常和数据不一致，具有巨大的潜在负面影响）。

如果你是这样的开发者，你需要理解数据库设计的底层原则。想想看，如果你没有设计原则，那你不是在做工程，对吗？

以下是进行正式数据库设计时要遵循的设计原则列表 (McGoveran 2012, 2015) (Pascal 2016):

• 正交设计原则 (Principle of Orthogonal Design, POOD)：基本关系是独立的；
• 表示简约原则 (Principle of Representational Parsimony, PORP)：没有多余的基本关系；
• 表达完整性原则 (Principle of Expressive Completeness, POEC)：所有有意义的关系都可以从基本关系中推导出来。
• 完全范式原则 (Principle of Full Normalization, POFN)：每个基本关系都应处于其最高范式（第3、5或6范式）。从而通过确保每个关系没有不良特征（如部分依赖、传递依赖或连接依赖）来消除冗余并防止异常。
• 信息原则 (The Information Principle, TIP)：数据库中的所有信息都以显式且完全一种方式表示 - 通过从关系域中提取的属性值。
• 逻辑独立性原则 (Principle of Logical Independence, PLI)：当对基本关系进行任何理论上允许不损害的信息保持更改时，应用程序和终端活动在逻辑上保持不受损害。

我想在此基础上介绍一个新原则，我希望在未来的工作中进一步发展：

• 本质指称原则 (Principle of Essential Denotation, PED)：一个关系应该由一个自然键标识，该自然键反映了实体的本质，域定义的身份 - 而不是由任意或代理值标识。

以下伪 SQL 代码显示了不正确的指称和正确的指称之间的对比：

-- usage of surrogate keys
createtablecitizen(iduuidprimarykey,national_idtext,full_nametext);

代码片段 1：使用 SQL 说明不使用 PED

这种用法存在一些问题，其中最糟糕的是数据库结构和域语义之间的脱节。以下是一个保留这种连接的修改：

createdomainnational_idastextcheck(...);createtablecitizen(national_idnational_idprimarykey,full_nametext);

代码片段 2：使用 SQL 说明使用 PED

结论

数据库是现实的表示，因此，它们是任何严肃的信息系统的基础。糟糕的设计会导致语义混乱和技术不稳定 - 其后果可能是代价高昂且影响深远的。好的设计需要严谨、自律和对基本原则的牢固掌握。

简单来说：如果你从事信息业务，你需要知道如何构建讲述真相的结构。

参考文献

Blakemore, Erin. 2019. “The Notre-Dame Cathedral Was Nearly Destroyed by French Revolutionary Mobs (Accessed on 2025-05-18).” https://web.archive.org/web/20190607211856/https://www.history.com/news/notre-dame-fire-french-revolution. McGoveran, David. 2012. “Updating a Database.” Alternative Technologies Blog. http://w.alternativetech.com/publications/View%20Updating%206-12-12.pdf. ———. 2015. “Can All Relations Be Updated? (or Can Any Relation Be Updated?) Logic for Serious Database Folks Series.” Alternative Technologies Blog. https://www.alternativetech.com/publications/Logic%20for%20DB%20Folks%20Series%20XX%20-%20Updating%20Relations.pdf. Pascal, Fabian. 2016. “The Principle of Orthogonal Database Design Part I.” https://www.dbdebunk.com/2016/09/the-principle-of-orthogonal-database.html. 图 1：但是，革命的巴黎人已经受够了它的皇家共鸣。大教堂的西面外墙有 28 座描绘圣经犹大国王的雕像。1793 年秋天，新政府下令工人将其拆除。他们没有描绘法国国王，但这没关系：500 年历史的雕像结合了君主制和宗教，它们被带到大教堂广场并被斩首。直到 1977 年，工人们在巴黎一座老豪宅的墙后发现了它们，才找回了其中的 21 个头像。 (Blakemore 2019) Feel free to send me an email: ebellani -at- gmail -dot- com Fingerprint: 48C50C6F1139C5160AA0DC2BC54D00BC4DF7CA7C