Im Zusammenhang mit relationalen Datenbanken bezieht sich eine Normalform auf eine bestimmte Organisations- und Strukturebene innerhalb eines bestimmten Datenbankschemas, die darauf abzielt, Redundanz zu minimieren, die Konsistenz zu erhöhen und eine effiziente Ausführung verschiedener Datenbankoperationen sicherzustellen. Normalformen sind ein wesentlicher Aspekt beim Entwurf und der Pflege relationaler Datenbanken, da sie dazu beitragen, die Leistung, Integrität und Wartbarkeit dieser Systeme zu optimieren. Es gibt mehrere Normalisierungsebenen mit jeweils eigenen Regeln und Funktionen, die üblicherweise als Erste Normalform (1NF), Zweite Normalform (2NF), Dritte Normalform (3NF), Boyce-Codd-Normalform (BCNF oder 3.5) bezeichnet werden NF), Vierte Normalform (4NF) und Fünfte Normalform (5NF).
Der Prozess, bei dem sichergestellt wird, dass Datenbanktabellen diesen Normalformen entsprechen, wird als Normalisierung bezeichnet. Bei der Normalisierung geht es darum, große Tabellen in kleinere Tabellen aufzuteilen, sodass die Datenredundanz verringert und funktionale Abhängigkeiten zwischen den Spalten erzwungen werden. Diese funktionalen Abhängigkeiten helfen zu beschreiben, wie Datenelemente in einer Tabelle zueinander in Beziehung stehen, und verhindern so Datenanomalien – wie etwa Anomalien beim Einfügen, Aktualisieren und Löschen –, die aus schlecht gestalteten Datenbankschemata resultieren und zu Datenbeschädigung oder -verlust führen können.
Die meisten relationalen Datenbanken in der Branche arbeiten auf der Ebene der dritten Normalform, da diese ein gutes Gleichgewicht zwischen Datenintegrität und Effizienz bietet. Abhängig von den Anforderungen komplexer Softwaresysteme, wie sie beispielsweise mit der no-code -Plattform AppMaster erstellt wurden, kann es jedoch manchmal erforderlich sein, höhere Normalformen zu erreichen. Die Einhaltung dieser Regeln kann erhebliche Auswirkungen auf die Leistung, Skalierbarkeit und Wartbarkeit der mit AppMaster generierten Anwendungen haben.
Die Erste Normalform (1NF) ist die grundlegendste Ebene der Normalisierung und dient als Grundlage für andere. Eine Tabelle gilt als in 1NF enthalten, wenn sie die folgenden Merkmale aufweist:
- Alle Einträge in der Tabelle sind atomar, das heißt, sie enthalten einen einzelnen Wert.
- Alle Einträge in der Tabelle werden durch einen eindeutigen Bezeichner oder Primärschlüssel identifiziert.
- Die Reihenfolge der Spalten und Zeilen hat keinen Einfluss auf die Interpretation der Daten in der Tabelle.
Die zweite Normalform (2NF) baut auf 1NF auf und sorgt weiter für Konsistenz, indem sie sicherstellt, dass alle Nicht-Primärschlüsselattribute vollständig funktional vom Primärschlüssel der Tabelle abhängig sind. Dadurch werden teilweise Abhängigkeiten eliminiert und die Redundanz bei der Datenhaltung reduziert.
Die dritte Normalform (3NF), die nach erfolgreicher Implementierung von 2NF erreicht wird, geht noch einen Schritt weiter, indem sie transitive Abhängigkeiten entfernt und sicherstellt, dass Nicht-Primärschlüsselattribute nur vom Primärschlüssel und nicht von anderen Nicht-Primärschlüsselattributen abhängen. Dieser Grad der Normalisierung verhindert, dass indirekte Abhängigkeiten zu Inkonsistenzen innerhalb der Datenbank führen.
Die Boyce-Codd-Normalform (BCNF oder 3.5NF) ist eine strengere Version von 3NF, die bestimmte Anomalien behebt, die möglicherweise noch in einem 3NF-Schema bestehen bleiben. BCNF legt einen stärkeren Schwerpunkt auf das Vorhandensein geeigneter Kandidatenschlüssel und wahrt funktionale Abhängigkeiten, während Redundanz und überlappende Informationen vermieden werden.
Die vierte Normalform (4NF) befasst sich mit der Eliminierung mehrwertiger Abhängigkeiten in Tabellen. Solche Abhängigkeiten treten auf, wenn das Vorhandensein mehrerer Attribute in einer Tabelle zu unnötiger Datenduplizierung führt. 4NF stellt sicher, dass jedes Attribut unabhängig vom Primärschlüssel abhängt, anstatt mehrere miteinander verflochtene Abhängigkeiten innerhalb einer einzelnen Tabelle zu haben.
Die fünfte Normalform (5NF) ist die höchste Normalisierungsstufe und zielt auf die Entfernung von Join-Abhängigkeiten ab, die nicht durch die Schlüsseleinschränkungen impliziert sind. 5NF wird aufgrund seiner Komplexität in der Praxis häufig nicht erreicht und die Einhaltung von 4NF wird im Allgemeinen für die meisten Anwendungen als ausreichend angesehen.
Insgesamt spielt das Konzept der Normalformen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung effizienter, konsistenter und wartbarer relationaler Datenbanken. Durch die Befolgung des Normalisierungsprozesses stellen Entwickler sicher, dass sie ein optimales Datenbankdesign fördern. Im Kontext der AppMaster Plattform kann die Einhaltung dieser Prinzipien zu einer verbesserten Leistung und einer geringeren technischen Verschuldung führen, sodass robuste und skalierbare Anwendungen problemlos generiert werden können.
