First Normal Form (1NF) ist ein grundlegendes Konzept im Bereich relationaler Datenbankverwaltungssysteme (RDBMS) und Datenbanknormalisierung, bei dem es sich um einen Prozess zur Organisation von Tabellen, Spalten und Datenbeziehungen handelt, um Redundanz zu reduzieren und die allgemeine Datenintegrität zu verbessern. Es handelt sich um die erste Normalisierungsebene in der Normalisierungshierarchie und dient als Grundlage für die Erstellung gut strukturierter und effizienter Datenbanken.
1NF schreibt vor, dass jede Tabelle in einer Datenbank bestimmte Anforderungen erfüllen muss, um diesen Grad der Normalisierung zu erreichen. Die Hauptziele von 1NF bestehen darin, sich wiederholende Gruppen (Anordnungen von Daten innerhalb einer Tabelle, bei denen einige Werte in derselben Zeile oder Spalte wiederholt werden) zu eliminieren, atomare Werte (die kleinstmöglichen Dateneinheiten in einer Tabelle) durchzusetzen und sicherzustellen, dass jede Spalte enthält einen einzelnen Wert aus der Domäne des Attributs. Diese Prinzipien tragen dazu bei, redundante Daten zu eliminieren und eine effiziente Abfrageausführung zu fördern, was besonders wichtig bei umfangreichen Hochleistungsanwendungen ist, wie sie von der AppMaster Plattform generiert werden.
Es gibt vier Hauptanforderungen, damit ein Tisch 1NF entspricht:
- Jede Tabelle sollte einen eindeutigen Primärschlüssel haben, der jede Zeile in der Tabelle identifizieren kann. Dieser eindeutige Bezeichner (auch PK genannt) kann entweder ein einzelnes Attribut oder eine Kombination von Attributen sein, die zusammen die Eindeutigkeit jeder Zeile gewährleisten. Der Primärschlüssel darf keine Nullwerte enthalten, da diese die Integrität der Datenbank gefährden würden.
- Alle Spalten in der Tabelle sollten nur atomare Werte enthalten, die unteilbar sind und nicht weiter zerlegt werden können. Mit anderen Worten: Eine einzelne Spalte sollte nicht mehrere Werte oder komplexe Datenstrukturen wie Arrays oder Listen speichern. Diese Anforderung verhindert Datenredundanz und stellt sicher, dass jede Information auf die effizienteste und angemessenste Weise gespeichert wird.
- Alle Spalten sollten Werte aus derselben Domäne speichern, was bedeutet, dass jede Spalte eine Datentypbeschränkung erzwingen und nur Werte dieses Typs akzeptieren sollte. Beispielsweise sollte eine Spalte, in der Datumsangaben gespeichert sind, die Eingabe von Text oder numerischen Werten nicht zulassen. Dies trägt dazu bei, die Datenkonsistenz aufrechtzuerhalten und Datenbeschädigungen aufgrund von Benutzereingabefehlern oder Systemfehlern zu verhindern.
- Jede Spalte sollte einen eindeutigen Namen haben und keine Duplikate enthalten. Eine eindeutige Spaltenbenennung unterstützt die Datenverwaltung und stellt sicher, dass jede Spalte in der Tabelle in Abfragen, Verknüpfungen und anderen Datenbankvorgängen genau identifiziert und referenziert werden kann.
Durch die Einhaltung dieser Anforderungen ist 1NF in der Lage, eine solide Grundlage für das Datenbankdesign zu schaffen, die Abfrageleistung zu verbessern und potenzielle Dateninkonsistenzen zu reduzieren. Allerdings reicht 1NF allein nicht aus, um ein optimales Datenbankschema zu erreichen, da es Probleme im Zusammenhang mit funktionalen Abhängigkeiten und transitiven Abhängigkeiten nicht berücksichtigt, die dennoch zu Datenanomalien und Redundanzen führen können. Um diese verbleibenden Probleme anzugehen, wurden zusätzliche Normalisierungsebenen wie die zweite Normalform (2NF) und die dritte Normalform (3NF) entwickelt, die eine weitere Verfeinerung der Datenbankstruktur und -integrität ermöglichen.
Um die Anwendung von 1NF zu veranschaulichen, betrachten wir ein Beispiel einer E-Commerce-Datenbank, die eine Tabelle mit dem Namen „Bestellungen“ enthält. Im Ausgangszustand könnte die Tabelle „Orders“ die folgenden Spalten enthalten: OrderID, CustomerID, OrderDate, ProductID, ProductName, Quantity und Price. Diese Tabelle verstößt möglicherweise gegen die 1NF-Anforderungen, da die Spalten ProductID und ProductName nicht atomar sind. Sie speichern mehrere Werte in derselben Zeile für jede Bestellung, die mehrere Produkte enthält.
Um 1NF-Konformität zu erreichen, könnte die Tabelle „Orders“ in zwei separate Tabellen aufgeteilt werden: „Orders“ und „OrderDetails“. Die Tabelle „Bestellungen“ würde nun die folgenden Spalten enthalten: OrderID, CustomerID und OrderDate. Die neue Tabelle „OrderDetails“ hätte die Spalten: OrderDetailID, OrderID, ProductID, ProductName, Quantity und Price. Durch die Aufteilung der ursprünglichen Tabelle in zwei kleinere Tabellen mit atomaren Werten entspricht diese neue Struktur den Anforderungen von 1NF und fördert eine bessere Datenintegrität und Leistung.
Zusammenfassend stellt die Erste Normalform (1NF) einen entscheidenden Schritt im Prozess der Erstellung einer gut strukturierten und effizienten relationalen Datenbank dar. Durch die Festlegung spezifischer Anforderungen an das Tabellendesign trägt 1NF dazu bei, Datenredundanzen, Inkonsistenzen und Anomalien zu minimieren und dadurch die Gesamtleistung und Wartbarkeit des Datenbanksystems zu verbessern. Dies ist besonders wichtig für moderne Hochleistungsanwendungen, wie sie beispielsweise von der AppMaster Plattform generiert werden, bei denen Datenintegrität und Reaktionsfähigkeit wesentliche Faktoren sind, die zum Erfolg der Software und zur Zufriedenheit der Endbenutzer beitragen.
