Datenbanknormalform

In der Datenbanktheorie bezieht sich die Datenbanknormalform auf die Regeln und Richtlinien, die angewendet werden, um das Design einer relationalen Datenbanktabelle zu optimieren. Das Hauptziel der Datenbanknormalisierung ist es, Redundanzen und Anomalien bei Einfüge-, Aktualisierungs- und Löschvorgängen zu vermeiden und so die Integrität und Konsistenz der Daten zu gewährleisten. Normalformen werden in aufsteigender Reihenfolge numeriert und umfassen die erste (1NF), zweite (2NF), dritte (3NF), Boyce-Codd-Normalform (BCNF), vierte (4NF) und fünfte Normalform (5NF).

Erste Normalform (1NF): Eine Tabelle ist in der ersten Normalform, wenn sie keine wiederholten Gruppen oder Arrays von Werten innerhalb einzelner Spalten aufweist. Jede Spalte sollte nur einen Wert pro Zeile enthalten, und die Werte sollten atomar sein, d. h. nicht weiter teilbar.

Zweite Normalform (2NF): Eine Tabelle ist in der zweiten Normalform, wenn sie die erste Normalform erfüllt und alle ihre nichtschlüsselabhängigen Spalten vollständig von ihrem Primärschlüssel abhängig sind. Das bedeutet, dass alle Spalten in der Tabelle direkt vom Primärschlüssel abhängen und nicht von einem Teil des Primärschlüssels, falls dieser zusammengesetzt ist.

Dritte Normalform (3NF): Eine Tabelle ist in der dritten Normalform, wenn sie die zweite Normalform erfüllt und keine transitiven Abhängigkeiten zwischen Nichtschlüsselspalten aufweist. Das bedeutet, dass alle Spalten in der Tabelle direkt vom Primärschlüssel abhängen und nicht von anderen Nichtschlüsselspalten.

Boyce-Codd-Normalform (BCNF): Eine Tabelle ist in der Boyce-Codd-Normalform, wenn sie die dritte Normalform erfüllt und für jeden Determinanten (eine Menge von Spalten, von denen andere Spalten abhängig sind) ein Kandidatenschlüssel ist. Dies stellt sicher, dass es keine Abhängigkeiten von Nichtschlüsselspalten zu Schlüsselspalten gibt.

Vierte Normalform (4NF): Eine Tabelle ist in der vierten Normalform, wenn sie die Boyce-Codd-Normalform erfüllt und keine mehrwertigen Abhängigkeiten aufweist. Das bedeutet, dass es keine Beziehungen zwischen mehreren unabhängigen Spalten gibt, die auf denselben Schlüssel abhängig sind.

Fünfte Normalform (5NF): Eine Tabelle ist in der fünften Normalform, wenn sie die vierte Normalform erfüllt und keine sogenannten "Join-Anomalien" aufweist. Das bedeutet, dass die Tabelle in kleinere Tabellen aufgeteilt werden kann, die anschließend wieder zu der ursprünglichen Tabelle gejoined werden können, ohne dass dabei redundante Informationen oder Inkonsistenzen entstehen.

Es gibt auch höhere Normalformen, wie die sechste Normalform (6NF) und die domänen-/schlüssel-Normalform (DKNF), die jedoch in der Praxis seltener angewendet werden.

Die Datenbanknormalisierung bietet verschiedene Vorteile, darunter:

• Minimierung von Redundanzen: Durch das Entfernen von doppelten Daten in Tabellen werden Speicherplatz eingespart und die Möglichkeit inkonsistenter Daten reduziert.
• Vermeidung von Anomalien: Ein gut normalisiertes Datenbankdesign verhindert Anomalien bei Einfüge-, Aktualisierungs- und Löschvorgängen, die zu inkonsistenten oder unvollständigen Daten führen können.
• Vereinfachung der Datenintegrität: Durch das Festlegen von Abhängigkeiten zwischen Tabellen wird sichergestellt, dass die Datenintegrität bei Änderungen an den Daten gewahrt bleibt.
• Verbesserung der Abfrageleistung: Normalisierte Datenbanken können oft effizienter abgefragt werden, da weniger redundante Daten verarbeitet werden müssen und die Abfragen auf einfacheren Tabellenstrukturen basieren.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass eine übermäßige Normalisierung in einigen Fällen die Leistung beeinträchtigen kann, insbesondere bei komplexen JOIN-Operationen. Daher ist es notwendig, ein ausgewogenes Datenbankdesign zu entwickeln, das die Vorteile der Normalisierung nutzt und gleichzeitig die Anforderungen an die Leistung und Flexibilität der Datenbank erfüllt.