W epoce, w której żyjemy, dane są nowym złotem. Prawdziwym skarbem, który posiadają firmy są teraz dane. Ilość danych, które firma lub organizacja posiada i sposób, w jaki może je rozmieścić, ma znaczenie dla jej sukcesu. Dzieje się tak dlatego, że decyzje, marketing, rozwój, wzrost, zarządzanie klientami i sprzedaż opierają się dziś na danych. Dużym wyzwaniem dla firm jest dziś radzenie sobie z tą ogromną ilością danych, dlatego też coraz częściej spotykamy się z normalizacją danych. Ale czym jest normalizacja danych? Dlaczego jest nam potrzebna? I jakie są jej korzyści? W tym artykule odpowiemy na wszystkie te pytania i nie tylko.
Czym jest normalizacja danych?
Normalizacja danych, lub normalizacja bazy danych, jest procesem organizowania i strukturyzowania bazy danych w celu zmniejszenia redundancji danych. Mówiąc najprościej, proces normalizacji bazy danych jest sposobem na upewnienie się, że każde pole i rekord jest zorganizowany logicznie, tak aby nie tylko uniknąć nadmiarowości, ale również sprawić, że korzystanie z relacyjnej bazy danych będzie bardziej efektywne: unikniesz wszelkich błędów przy wprowadzaniu danych, przypadkowego usuwania, a także ułatwisz proces aktualizacji danych. Zrozumienie normalizacji danych jest bardzo proste, ale proces ten jest bardziej złożony niż się wydaje. Normalizacja danych przestrzega określonych zasad, które dyktują, jak baza danych powinna być zorganizowana.
Korzyści wynikające z normalizacji danych
Niezależnie od tego, czy używasz relacyjnych baz danych, CRM platformy, analizy danych lub w jakikolwiek sposób zajmujesz się tworzeniem aplikacji, będziesz potrzebował normalizacji danych. Możesz myśleć, że normalizacja bazy danych może spowodować dodatkową pracę dla Ciebie i Twojego zespołu, ale kiedy poznasz jej korzyści, zmienisz zdanie. Jakie są więc korzyści z normalizacji danych?
Zmniejszenie rozmiaru bazy danych
Kiedy masz dane, które powtarzają się w bazie danych, potrzebujesz dużo miejsca do przechowywania tych danych, ale jest to kompletne marnotrawstwo. Normalizacja danych prowadzi do zmniejszenia miejsca w bazie danych, a to oznacza, jak wiadomo, oszczędność zasobów i pieniędzy.
Uproszczenie zapytań
Wyszukiwanie informacji w dobrze zorganizowanej bazie danych jest zawsze łatwiejsze niż robienie tego samego w niechlujnym miejscu, niezależnie od tego, czy robisz to ręcznie, czy używasz zautomatyzowanego narzędzia cyfrowego.
Łatwiejsza konserwacja
Normalizacja bazy danych zapobiega problemom i ułatwia jej utrzymanie. Ponownie, pozwoli to uniknąć marnowania zarówno zasobów, jak i pieniędzy.
Poprawa wydajności
Jak być może już wiesz, bazy danych stanowią podstawę funkcjonowania każdej aplikacji lub oprogramowania w ogóle. Normalizacja bazy danych przyspiesza proces pobierania danych, co w konsekwencji poprawiłoby wydajność Twojej aplikacji.
Komu potrzebna jest normalizacja danych?
Każdy, kto ma do czynienia z danymi i bazami danych w jakimkolwiek celu, potrzebuje normalizacji danych. Nie ma sensu posiadać nadmiarowej, źle zorganizowanej bazy danych. Istnieją jednak pewne obszary, w których normalizacja danych jest szczególnie ważna:
- analiza danych: jeśli musisz wydobyć użyteczne informacje z wielu baz danych, chcesz, aby były one znormalizowane.
- rozwój oprogramowania: normalizacja danych robi ogromną różnicę przy optymalizacji wydajności dowolnej aplikacji. Staje się niezwykle ważna, gdy programiści muszą zintegrować dane z aplikacji typu software as a service w swoim procesie rozwoju.
- biznes: każda firma musi gromadzić dane, a następnie wykorzystywać je do podejmowania decyzji, rozwijania samego biznesu, rysowania swojej strategii marketingowej i nie tylko.
- profesjonaliści: każdy, kto ma niezależną pracę, musi zorganizować swoich klientów, swoje informacje, swój katalog usług/produktów i inne. Innymi słowy, potrzebują baz danych i normalizacji danych.
Jak działa normalizacja danych
Do tej pory mówiliśmy o normalizacji danych jako o koncepcji teoretycznej. Kiedy jednak zagłębiliśmy się w jej najbardziej praktyczne aspekty, okazało się, że jest to proces złożony z norm i specyficznych zasad, które musisz znać, jeśli chcesz zoptymalizować swoje bazy danych i wykorzystać wszystkie zalety, o których mówiliśmy powyżej.
W swoich podstawowych aspektach normalizacja danych polega na ustalaniu standardów dla wszystkich danych wprowadzanych do baz danych. Na przykład, jeśli mamy bazę klientów z ich numerami telefonów i adresami, nasze standardy mogą być następujące:
- Wszystkie nazwiska są zapisane w takiej formie: Dursley, Vernon.
- Wszystkie numery telefonów są zapisane w takiej formie: 530-000-0000.
- Wszystkie adresy są zapisane w tej formie: 4, Private Drive, San Francisco.
Pewne standardy są jednak wspólne dla wszystkich osób mających do czynienia z bazami danych, gdziekolwiek się znajdują, niezależnie od wykonywanej pracy. Istnieją pewne reguły zgrupowane w szczeblach zwanych formami normalnymi. Są one zorganizowane w taki sposób, że każda postać normalna opiera się na ostatniej; innymi słowy, możesz zastosować drugą postać normalną tylko wtedy, gdy zastosowałeś już pierwszą.
Znanych jest kilka form normalnych, ale najbardziej powszechne i najważniejsze do poznania są trzy pierwsze - dlatego omówimy je bardziej szczegółowo w tym artykule. Poza normalnymi formami istnieją jednak inne ogólne zasady, których należy się trzymać. Na przykład, tabele w bazie danych powinny zawierać klucz główny. Wartości klucza głównego wyróżniają każdy wiersz i kojarzą każdy rekord z unikalnym identyfikatorem. Dlatego też, zanim przejdziesz do pierwszej formy normalnej, upewnij się, że twoja baza danych lub tabela posiada pole klucza głównego.
Pierwsza postać normalna (1NF)
Pierwsza postać normalna nakazuje, że każde pole Twojej bazy danych powinno przechowywać tylko jedną wartość i że jedna baza danych nie powinna mieć dwóch pól, które podobnie przechowują informacje. Wyjaśnijmy to na przykładzie. Jest to baza danych, która przechowuje informacje o kursach i profesorach, którzy je prowadzą.
| Identyfikator profesora | Nazwa profesora | Kursy |
| P001 | Gregor Mitchell | Literatura Twórcze pisanie |
| P002 | Angela McGall | Fizyka |
Ta baza danych narusza pierwszą normalną formę na dwa sposoby:
- W jednym polu znajdują się dwie wartości, ponieważ profesor Mitchell uczy dwóch kursów;
- Istnieją dwa pola przechowujące podobne informacje: Professor ID i Professor Name oba dostarczają informacji dotyczących tożsamości profesora.
Aby znormalizować naszą bazę danych, musimy podzielić ją na dwie części:
- Pierwsza zawierałaby informacje związane z tożsamością profesorów i zawierałaby dwa pola: Professor ID i Professor Name.
- Druga zawierałaby dwa pola: jedno dla kursów i jedno dla identyfikatora profesora odpowiadającego profesorowi prowadzącemu dany kurs.
Teraz mamy dwie bazy danych, gdzie pierwsza ma relację jeden do wielu z drugą. Obie tabele są połączone poprzez klucz obcy, czyli pole ID profesora.
Druga postać normalna (2NF)
Druga postać normalna ma na celu zmniejszenie redundancji, zapewniając, że każde pole przechowuje informacje, które mówią nam coś o kluczu głównym. Innymi słowy:
- Każda baza danych musi mieć tylko jeden klucz główny
- Wszystkie klucze nie będące kluczami głównymi muszą być w pełni zależne od klucza głównego
Te dwie zasady zapewniają, że każda baza danych przechowuje spójne informacje o tym samym argumencie, który jest zawarty w kluczu podstawowym. Ponownie pomóżmy sobie w zrozumieniu na przykładzie.
Mamy bazę danych Professor Birthday and Department, która wygląda następująco:
| Nazwisko prof. | Data urodzenia | Wydział |
| Harry Grey | Lipiec, 1 | Literatura |
| Victoria White | Wrzesień, 19 | Literatura |
| Paul Saul | Marzec, 1 | Literatura |
| James Smith | Czerwiec, 5 | Nauka |
Powyższa baza danych jest zgodna z pierwszą formą normalną, ponieważ każde pole zawiera tylko jedną informację, a pola dostarczają różnych informacji. Nie przestrzega ona jednak drugiej postaci normalnej, ponieważ o ile pole Urodziny w pełni zależy od ich nazwiska, o tyle Wydział, do którego należą, nie zależy od ich urodzin.
Aby znormalizować tę bazę danych, ponownie musimy podzielić ją na dwie części:
- Bazę Professor Birthday, która zawiera dwa pola: Nazwisko profesora i data urodzenia
- Baza danych Profesor Department, która zawiera dwa pola: Nazwisko profesora i Wydział
Trzecia postać normalna (3NF)
Baza danych spełnia trzecią postać normalną, gdy nie posiada żadnej zależności przechodniej. Co to jest zależność przechodnia? Zależność przechodnia występuje wtedy, gdy kolumna B w bazie danych zależy od kolumny A, która zależy od klucza głównego. Aby znormalizować bazę danych zgodnie z trzecią postacią normalną, musisz usunąć kolumnę B, która nie zależy bezpośrednio od klucza głównego, i przechowywać te informacje w drugiej bazie danych z własnym kluczem głównym.
Podajmy inny przykład. Mamy taką bazę danych Order Database:
| ID zamówienia (Order ID) | Data zamówienia | Identyfikator klienta | Kod pocztowy klienta |
| D001 | 01/3/2022 | C001 | 97438 |
| D002 | 06/15/2022 | C002 | 08638 |
Ta baza danych nie przestrzega trzeciej formy normalnej, ponieważ mamy klucz główny, ID zamówienia. Data zamówienia i ID klienta są w pełni zależne od tego, ale kod pocztowy klienta zależy od ID klienta, który nie jest kluczem głównym. Jak już wspomnieliśmy, aby znormalizować tę bazę danych zgodnie z trzecią postacią normalną, musimy stworzyć drugą bazę danych Customer Zip Code, która skojarzy każdy identyfikator klienta z jego kodem pocztowym.
Czym są klucze SQL?
Normalizacja danych staje się oczywiście bardzo ważna, gdy mamy do czynienia z bazą danych SQL. SQL jest standardowym językiem dla systemów relacyjnych baz danych, używanym przez każdy komputer do przechowywania, manipulowania i pobierania danych z relacyjnej bazy danych. SQL Klucze są atrybutami (może to być jeden lub wiele atrybutów) używanymi do pobierania danych z bazy lub tabeli. Są one również używane do tworzenia relacji między różnymi bazami danych.
Istnieją najważniejsze typy kluczy SQL:
- Super klucz: super klucz to kombinacja jednej lub więcej kolumn w tabeli, która jednoznacznie identyfikuje jeden wiersz w tabeli.
- Klucz obcy: jest ważny, gdy masz dwie powiązane bazy danych. W przykładzie, który zrobiliśmy dla drugiej postaci normalnej, mieliśmy dwie bazy normalizowane, które "dzieliły" pole Professor ID. Professor ID jest kluczem obcym i służy do informowania baz danych, że są one powiązane.
- Klucz podstawowy: jest to rodzaj klucza SQL. Jak już wspomnieliśmy, zgodnie z pierwszą postacią normalną, nie może być więcej niż jeden klucz główny na tabelę, a wszystkie pola muszą być od niego bezpośrednio i w pełni zależne
Podsumowanie
W tym artykule omówiliśmy znaczenie normalizacji danych. Jak wspomnieliśmy, może się wydawać, że jest to proces, który spowalnia pracę i czyni ją bardziej złożoną, ale korzyści są takie, że warto wykonać dodatkową pracę.
Normalizacja danych jest również przykładem tego, jak zarządzanie bazami danych może stać się niezwykle skomplikowane. Z tego powodu ważne jest, aby polegać na narzędziach, które mogą maksymalnie uprościć pracę. W tym zakresie warto polecić m.in. no-code narzędzie AppMasters, które pozwala na tworzenie aplikacji i zarządzanie ich bazami danych bez pisania jakiegokolwiek kodu. Być może nadal będziesz musiał nauczyć się zasad normalizacji danych, ale ich stosowanie stanie się o wiele łatwiejsze!
