关系数据库设计理论是数据库设计的基础，它涉及到如何创建高效、无冗余且易于维护的数据模型。本章主要探讨了关系数据库设计中的一些关键概念和范式，这些理论有助于避免存储异常，如数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常。
函数依赖是关系模型中的核心概念，它描述了一个属性（或属性集合）如何决定另一个属性。例如，在学生选课关系中，"课程名"可以决定"教师"，记为"课程名→教师"。函数依赖分为完全函数依赖和部分函数依赖，前者是指Y完全依赖于X，后者则表示Y只部分依赖于X的一部分。例如，如果"（学号，课程名）"决定了"成绩"，那么"课程名"就部分决定了"成绩"。
第一范式（1NF）要求关系中的每个字段都必须是不可分的原子值，避免了数据冗余。但仅满足1NF的关系模式仍可能出现问题，如更新异常，例如在含有"性别"和"姓名"的记录中，若只修改"性别"而没有同时修改"姓名"，可能导致数据不一致。
第二范式（2NF）是在1NF基础上，要求每个非主属性完全依赖于整个主键，而不是主键的一部分。以"学号，课程名"为候选码的关系中，如果"学分"只依赖于"课程名"，则不符合2NF，需要将关系分解为"学号，课程名，学分"和"学号，课程名，教师"两个关系。
第三范式（3NF）进一步要求每个非主属性不能传递依赖于主键，即不存在A→B→C的情况，其中A、B、C均为非主属性。例如，如果"（学号，课程名）"决定"等级"，而"等级"又决定"成绩"，那么"成绩"就传递依赖于"（学号，课程名）"，此时应将"等级"和"成绩"独立出来。
在更高的规范形式中，有巴斯-科德范式（BCNF），它要求每个决定因素（决定其他属性的属性集合）都是候选码。这意味着任何属性都不能依赖于非候选码的非平凡函数依赖。例如，如果"科目"和"考生"是候选码，但"时间"也决定"考生"，那么这个关系就不是BCNF，需要进一步分解。
通过理解并应用这些范式，我们可以设计出更合理的关系模型，从而提高数据库的性能和数据一致性。在实际操作中，数据库设计师通常会根据需求和性能考虑，选择合适的范式来规范化关系模式，以达到最优的数据结构。
