规范化是一种数据库设计技术，旨在将数据分解为更小的、更简单的关系，以消除冗余数据。通过将数据分解为多个表，并通过关系建立表之间的联系，可以有效地组织和管理数据。

规范化理论由爱德加·科德提出，并被广泛应用于关系型数据库设计中。它定义了一系列规则，用于确定如何将数据分解为不同的关系，并确保数据的一致性和完整性。

第一范式（1NF）

第一范式要求表中的每个字段都是原子的，不能再分解。此外，每个表都应该有一个唯一的主键。

实例数据表 - 未规范化

OrderID	CustomerName	OrderDate	ProductName	Quantity	Price
1	John Doe	2023-01-10	Apple	10	2.00
1	John Doe	2023-01-10	Banana	5	1.50
2	Jane Smith	2023-01-11	Apple	5	2.00

SQL
-- 创建Orders表
CREATE TABLE Orders (
    OrderID INT,
    CustomerName NVARCHAR(100),
    OrderDate DATE,
    ProductName NVARCHAR(100),
    Quantity INT,
    Price DECIMAL(10, 2)
);

-- 插入数据到Orders表
INSERT INTO Orders (OrderID, CustomerName, OrderDate, ProductName, Quantity, Price) VALUES
(1, 'John Doe', '2023-01-10', 'Apple', 10, 2.00),
(1, 'John Doe', '2023-01-10', 'Banana', 5, 1.50),
(2, 'Jane Smith', '2023-01-11', 'Apple', 5, 2.00);

在这个未规范化的表中，OrderID 不是唯一的，且 ProductName、Quantity 和 Price 字段的组合可以进一步分解。

规范化到1NF

我们将上述表分解为两个表：Orders 和 OrderDetails。

Orders Table

OrderID	CustomerName	OrderDate
1	John Doe	2023-01-10
2	Jane Smith	2023-01-11

SQL
-- 创建Orders 表
CREATE TABLE Orders (
    OrderID INT,
    CustomerName NVARCHAR(100),
    OrderDate DATE
);

-- 插入数据到Orders 表
INSERT INTO Orders (OrderID, CustomerName, OrderDate) VALUES
(1, 'John Doe', '2023-01-10'),
(2, 'Jane Smith', '2023-01-11');

OrderDetails Table

OrderDetailID	OrderID	ProductName	Quantity	Price
1	1	Apple	10	2.00
2	1	Banana	5	1.50
3	2	Apple	5	2.00

SQL
-- 创建OrderDetails表
CREATE TABLE OrderDetails (
    OrderDetailID INT,
    OrderID INT,
    ProductName NVARCHAR(100),
    Quantity INT,
    Price DECIMAL(10, 2)
);

-- 插入数据到OrderDetails表
INSERT INTO OrderDetails (OrderDetailID, OrderID, ProductName, Quantity, Price) VALUES
(1, 1, 'Apple', 10, 2.00),
(2, 1, 'Banana', 5, 1.50),
(3, 2, 'Apple', 5, 2.00);

现在，Orders 表中的 OrderID 是唯一的，而 OrderDetails 表中的 OrderDetailID 是唯一的主键。

第二范式（2NF）

第二范式要求表达到1NF，并且所有非主键字段完全依赖于主键。

从1NF到2NF

在 OrderDetails 表中，ProductName、Quantity 和 Price 完全依赖于 OrderDetailID，但 Price 可能只依赖于 ProductName。为了达到2NF，我们需要将产品信息分离到单独的表中。

Products Table

ProductID	ProductName	Price
1	Apple	2.00
2	Banana	1.50

SQL
-- 创建Products表
CREATE TABLE Products (
    ProductID INT PRIMARY KEY,
    ProductName NVARCHAR(100),
    Price DECIMAL(10, 2)
);

-- 插入数据到Products表
INSERT INTO Products (ProductID, ProductName, Price) VALUES
(1, 'Apple', 2.00),
(2, 'Banana', 1.50);

OrderDetails Table (Updated)

OrderDetailID	OrderID	ProductID	Quantity
1	1	1	10
2	1	2	5
3	2	1	5

SQL
-- 创建 OrderDetails 表
CREATE TABLE OrderDetails (
    OrderDetailID INT PRIMARY KEY,
    OrderID INT,
    ProductID INT,
    Quantity INT
);

-- 插入数据到 OrderDetails 表
INSERT INTO OrderDetails (OrderDetailID, OrderID, ProductID, Quantity) VALUES
(1, 1, 1, 10),
(2, 1, 2, 5),
(3, 2, 1, 5);

在更新后的 OrderDetails 表中，所有非主键字段（ProductID 和 Quantity）都完全依赖于主键（OrderDetailID）。

第三范式（3NF）

第三范式要求表达到2NF，并且所有非主键字段直接依赖于主键，而不是通过另外一个非主键字段间接依赖。

从2NF到3NF

在 Orders 表中，CustomerName 可能并不直接依赖于 OrderID，而是依赖于客户的ID。因此，我们需要创建一个客户表来存储客户信息。

Customers Table

CustomerID	CustomerName
101	John Doe
102	Jane Smith

SQL
-- 创建 Customers 表
CREATE TABLE Customers (
    CustomerID INT PRIMARY KEY,
    CustomerName NVARCHAR(255)
);

-- 插入数据到 Customers 表
INSERT INTO Customers (CustomerID, CustomerName) VALUES
(101, 'John Doe'),
(102, 'Jane Smith');

Orders Table (Updated)

OrderID	CustomerID	OrderDate
1	101	2023-01-10
2	102	2023-01-11

SQL
-- 创建 Orders 表
CREATE TABLE Orders (
    OrderID INT PRIMARY KEY,
    CustomerID INT,
    OrderDate DATE
);

-- 插入数据到 Orders 表
INSERT INTO Orders (OrderID, CustomerID, OrderDate) VALUES
(1, 101, '2023-01-10'),
(2, 102, '2023-01-11');

现在，Orders 表中的 CustomerName 被替换为 CustomerID，确保了所有非主键字段直接依赖于主键。

总结

规范化是数据库设计的一个重要环节，它有助于减少数据冗余，提高数据一致性，以及简化数据维护工作。在SQL Server中，通过逐步应用规范化理论的不同范式，可以创建出结构良好的数据库。然而，过度规范化可能导致性能下降，因此在实际应用中需要根据具体情况平衡规范化程度和性能需求。