Dritte normale Form (3NF) - dies ist eine der wichtigsten Methoden für das Design von Datenbanken, die Redundanz und fehlerhafte Daten beseitigen und Anomalien bei der Verarbeitung und Änderung verhindern. 3NF ist eine Fortsetzung der ersten und zweiten normalen Formen (1NF und 2NF) und stellt die nächste Normalisierungsstufe dar.
3NF hat das Ziel, die Daten in logische, voneinander unabhängige Tabellen aufzuteilen. Eines der Hauptziele von 3NF besteht darin, transitive Abhängigkeiten zwischen Datenattributen in einer Tabelle zu beseitigen. Das heißt, dass die Attributabhängigkeit nur direkt erfolgt, ohne dass andere Attribute vermittelt werden.
Die dritte normale Form ermöglicht es, die Daten in der Datenbank so darzustellen, dass sie sich nicht wiederholen und minimal redundant sind, was die Verarbeitung und Änderung der Daten vereinfacht. Durch die Verwendung von 3NF wird die Datenbankstruktur logisch und für den Betrieb optimiert.
Das Wesen der dritten normalen Form
Der Hauptzweck der dritten normalen Form besteht darin, die Redundanz und Wiederholung von Daten in Datenbanktabellen zu minimieren. Dies wird erreicht, indem die Informationen in logisch verknüpfte Tabellen aufgeteilt werden, wobei jede Tabelle ihre eigenen eindeutigen Informationen aufweist und die Beziehungen zwischen ihnen durch Schlüsselfelder erfolgen.
Damit die Datenbank die dritte normale Form erfüllt, muss sie die folgenden Anforderungen erfüllen:
- Die Tabelle muss über ein Schlüsselfeld verfügen, das jeden Datensatz eindeutig identifizieren kann.
- Alle Nichtschlüsselfelder sollten nur vom Schlüsselfeld und nicht von anderen Nichtschlüsselfeldern abhängen.
- Es gibt keine doppelten Feldgruppen in der Tabelle.
Die Einhaltung der dritten normalen Form verbessert die Leistung der Datenbank und erleichtert die Wartung. Es vermeidet Probleme bei der Duplizierung von Informationen und ermöglicht einen leichteren Zugriff auf die Daten. Darüber hinaus hilft die dritte normale Form, die Integrität der Daten zu gewährleisten, da sie die Möglichkeit widersprüchlicher oder unzuverlässiger Informationen verhindert, die durch die Wiederholung der Daten verursacht werden.
Bestimmung der dritten Normalform
3NF besagt, dass in einer relationalen Datenbank alle Nichtschlüsselattribute vollständig funktional vom Primärschlüssel und nicht von anderen Attributen abhängig sein müssen. Mit anderen Worten, alle transitiven funktionalen Abhängigkeiten müssen in der Tabelle entfernt werden.
Transitive funktionale Abhängigkeiten treten auf, wenn ein Attribut von einem anderen Attribut abhängt, das wiederum vom Primärschlüssel abhängt. Daher können die Daten in der Tabelle dupliziert oder ungeordnet gespeichert werden, was das Ausführen von Abfragen und die Verarbeitung der Daten erschwert.
Die Bestimmung der dritten Normalform ist eine wichtige Aufgabe bei der Gestaltung von Datenbanken, da sie hilft, Datenkonsistenzprobleme zu vermeiden und die Effizienz der Arbeit mit der Datenbank zu verbessern.
Prinzipien der dritten Normalform
Die Grundprinzipien der dritten Normalform umfassen:
- Beseitigen von transitiven Abhängigkeiten: Wenn Sie die dritte normale Form anwenden, sollten Sie transitive Abhängigkeiten zwischen Tabellenattributen beseitigen. Dies bedeutet, dass, wenn eine Abhängigkeit von A → B und B → C in der Tabelle vorhanden ist, die Abhängigkeit von A → C entfernt werden muss.
- Hervorheben nicht primärer Abhängigkeiten: Alle Abhängigkeiten außer den primären Abhängigkeiten müssen hervorgehoben und in separate Tabellen eingefügt werden. Dies reduziert die Wiederholbarkeit der Daten und erleichtert die Arbeit mit diesen Daten.
- Verwenden eines Primärschlüssels: In der dritten normalen Form sollten alle Attribute nur vom Primärschlüssel der Tabelle abhängen. Dies hilft, die Daten konsistenter und vorhersehbarer zu machen.
Die Verwendung der dritten normalen Form in der Datenbankgestaltung ermöglicht es, ihre Struktur zu verbessern, die Redundanz der Daten zu beseitigen und die Arbeit mit diesen zu verbessern. Die Einhaltung der Prinzipien der dritten Normalform trägt zu einer flexibleren und effizienteren Datenverwaltung im System bei.
Das erste Prinzip
Das erste Prinzip der dritten normalen Form (3NF) einer Datenbank besteht darin, dass jedes Nichtschlüsselattribut in einer Tabelle funktional von seinem Primärschlüssel und nicht von anderen Nichtschlüsselattributen abhängen muss.
Dies bedeutet, dass es keine solchen Abhängigkeiten in einer Tabelle geben sollte, wenn der Wert eines Attributs durch den Wert eines anderen Nichtschlüsselattributs bestimmt wird. Stattdessen sollte jedes Attribut direkt vom Primärschlüssel der Tabelle abhängen.
Die Einhaltung des ersten Prinzips von 3NF ermöglicht eine höhere Normalisierung der Datenbank, was wiederum zu einer effizienteren Datenverarbeitung und -speicherung beiträgt. Es hilft auch, Redundanzen und Anomalien in den Daten zu vermeiden.
Das zweite Prinzip
Das zweite Prinzip der dritten normalen Datenbankform besteht darin, dass jede Nichtschlüsselspalte nur von der Schlüsselspalte in der Tabelle abhängt und nicht von den anderen Nichtschlüsselspalten.
Das heißt, wenn eine Tabelle eine Nichtschlüsselspalte enthält, die auf der Grundlage anderer Nichtschlüsselspalten berechnet werden kann, ist es am besten, diese Abhängigkeit in eine separate Tabelle zu übertragen.
Ein Beispiel ist eine Tabelle mit Bestellinformationen. Angenommen, die Tabelle enthält die Spalten "Bestelldatum", "Lieferdatum" und "Lieferdauer". Offensichtlich hängt die "Lieferzeit" nur von "Bestelldatum" und "Lieferdatum" ab und nicht von den anderen Spalten. Daher sagt uns das zweite Prinzip der dritten Normalform, dass die "Lieferzeit" in eine separate Tabelle gebracht werden sollte, in der die Schlüsselspalten "Bestelldatum" und "Lieferdatum" sind.
Dieser Ansatz ermöglicht eine flexiblere und effizientere Arbeit mit der Datenbank. Es vermeidet Redundanz der Daten und erleichtert das Aktualisieren und Ändern von Daten.
Das zweite Prinzip der dritten Normalform ist eines der Hauptkonzepte des relationalen Datenbankmodells. Die Einhaltung aller drei Prinzipien der dritten Normalform hilft bei der Erstellung einer gut strukturierten und effizienten Datenbank.
Das dritte Prinzip
Das Wesen der dritten normalen Form besteht darin, dass alle Attribute nur vom Primärschlüssel der Tabelle und nicht von anderen Attributen funktional abhängig sein müssen.
Die dritte normale Form hilft, Datenredundanz zu vermeiden, reduziert die Größe von Tabellen und ermöglicht eine effizientere Datenbanknutzung.
Um die dritte Normalform zu erreichen, müssen die folgenden Schritte ausgeführt werden:
- Teilen Sie eine Tabelle in mehrere Tabellen auf, so dass jede Tabelle nur ein Thema hat und sich auf eine bestimmte Entität bezieht.
- Stellen Sie sicher, dass jede Tabelle einen Primärschlüssel hat.
- Beseitigen Sie mehrere Abhängigkeiten zwischen Attributen, indem Sie sie in separate Tabellen markieren.
- Verwenden Sie Fremdschlüssel, um Tabellen miteinander zu verknüpfen.
Das dritte Prinzip ergibt eine Datenbank, in der keine Redundanz vorhanden ist und die Daten im optimalen Format für die Ausführung von Abfragen und die Datenintegrität gespeichert werden.
Vorteile der Verwendung der dritten Normalform
Die Verwendung der dritten Normalform hat mehrere Vorteile:
- Steigerung der Speichereffizienz. Nachdem die Basis auf 3NF gebracht wurde, werden die Daten in einer kompakteren und optimaleren Form gespeichert, was die Notwendigkeit zusätzlicher Speicherressourcen verringert.
- Vereinfachen des Datenaktualisierungsprozesses. Durch die Aufteilung der Daten in kleinere und unabhängige Entitäten wird die Aktualisierung der Informationen in der Datenbank einfacher und zuverlässiger.
- Verbesserte Zuverlässigkeit und Datensicherheit. Mit 3NF können Sie mehrere Datensätze vermeiden und jede Informationseinheit unabhängig aktualisieren. Daher wird das Risiko von Datenverlusten oder -beschädigungen reduziert.
- Verbesserung der Abfrageleistung. Durch die Beseitigung der Datenredundanz werden Datenbankabfragen effizienter, wodurch die Ausführungszeit reduziert und die Systemleistung verbessert wird.
Die Anwendung der dritten Normalform ist ein wichtiger Schritt bei der Gestaltung von Datenbanken. Dies ermöglicht eine effizientere, strukturierte und zuverlässigere Datenbank, die die Speicherung und Verarbeitung von Informationen mit minimalem Ressourcenaufwand ermöglicht.
Beispiel der dritten Normalform
Stellen wir uns vor, wir haben eine Datenbank mit Informationen über die Mitarbeiter und Abteilungen des Unternehmens. Es gibt zwei Tabellen in der Datenbank: "Mitarbeiter" und "Abteilungen".
Die Tabelle "Mitarbeiter" enthält die folgenden Felder:
- Mitarbeiter-ID
- Name
- Nachname
- Die Abteilung
Die Tabelle "Abteilungen" enthält die folgenden Felder:
- Abteilung-ID
- Name der Abteilung
- Abteilungsleiter
Die zweite normale Datenbankform ist, wenn jedes Feld in der Tabelle von seinem Primärschlüssel abhängt. In unserem Fall ist das Feld Abteilung in der Tabelle Mitarbeiter unabhängig vom Primärschlüssel, da die Abteilung bei mehreren Mitarbeitern dieselbe sein kann.
Um die Datenbank in die dritte normale Form zu bringen, können wir eine zusätzliche Tabelle "Abteilungen" erstellen, die die Beziehungen zwischen Abteilungen und Mitarbeitern enthält.
Die Tabelle "Mitarbeiterabteilungen" enthält die folgenden Felder:
- Abteilung-ID
- Mitarbeiter-ID
Jetzt enthält jede Tabelle nur ihre eigenen eindeutigen Daten, und die Beziehungen zwischen ihnen werden durch eine Viele-zu-Viele-Beziehung unter Verwendung von IDs hergestellt.
Wenn Sie die Datenbank in die dritte normale Form bringen, werden doppelte Daten vermieden und die Speicher- und Prozessorzeit bei der Arbeit mit der Datenbank effizienter genutzt.
