W relacyjnych bazach danych Normalizacja jest systematyczną techniką stosowaną do optymalnej organizacji struktury schematu bazy danych. Ma na celu zminimalizowanie nadmiarowości, niespójności i powtarzalności danych, przy jednoczesnym zapewnieniu integralności danych i egzekwowaniu ograniczeń integralności referencyjnej. Właściwa normalizacja gwarantuje, że każda porcja danych będzie przechowywana dokładnie w jednym miejscu, redukując w ten sposób błędy i niejasności. Sprawia również, że baza danych jest bardziej wydajna, łatwiejsza w utrzymaniu i elastyczna, eliminując zbędne dane, konsolidując powiązane elementy danych i zapewniając jasne relacje między podmiotami.
Normalizację po raz pierwszy wprowadził EF Codd, ten sam informatyk, który wynalazł sam model relacyjny. Głównym celem normalizacji jest zapobieganie różnym problemom, które mogą wynikać ze źle zorganizowanego projektu bazy danych, takim jak anomalie i problemy z zależnościami. Anomalie to niespójności, które mogą wystąpić podczas dodawania, modyfikowania lub usuwania danych, natomiast problemy z zależnościami sprawiają, że utrzymanie bazy danych jest trudniejsze i podatne na błędy.
Normalizację przeprowadza się na różnych etapach zwanych „formami normalnymi” (NF), od pierwszej postaci normalnej (1NF) do piątej postaci normalnej (5NF). Każda postać normalna reprezentuje określony poziom normalizacji, a każda kolejna postać normalna zapewnia dodatkowy poziom optymalizacji w następujący sposób:
1. Pierwsza postać normalna (1NF): W 1NF tabela musi mieć klucz podstawowy, a każdy atrybut może zawierać tylko wartości niepodzielne, co oznacza, że wartości nie mogą się powtarzać ani dzielić na wiele części. Atrybuty wielowartościowe i złożone są usuwane, a tabela jest w razie potrzeby dzielona na wiele tabel. Na tym etapie każdy wiersz tabeli reprezentuje pojedynczy fakt dotyczący pojedynczej jednostki.
2. Druga postać normalna (2NF): Aby osiągnąć 2NF, tabele muszą być w 1NF, a wszystkie atrybuty niekluczowe muszą być w pełni zależne od klucza podstawowego. Częściowe zależności, które występują, gdy atrybut niekluczowy zależy tylko od części klucza podstawowego, są usuwane poprzez podzielenie tabeli na nowe tabele z odpowiednimi kluczami.
3. Trzecia postać normalna (3NF): Aby tabela była w 3NF, musi być w 2NF i nie posiadać zależności przechodnich, co oznacza, że atrybuty niekluczowe nie mogą zależeć od innych atrybutów niekluczowych. Zależności przechodnie są eliminowane poprzez tworzenie oddzielnych tabel dla pośrednio powiązanych atrybutów i łączenie ich za pomocą kluczy obcych.
4. Postać normalna Boyce'a-Codda (BCNF): BCNF to bardziej rygorystyczna wersja 3NF, która eliminuje całą pozostałą redundancję, zapewniając, że każdy wyznacznik (zestaw atrybutów determinujących inny atrybut) jest kluczem kandydującym. Tabele spełniające wymagania BCNF są również w 3NF, ale nie zawsze jest odwrotnie.
5. Czwarta postać normalna (4NF): Tabela w 4NF musi być w BCNF i nie posiadać zależności wielowartościowych (gdy wiele niezależnych zestawów atrybutów zależy od klucza podstawowego). Takie tabele są dzielone na mniejsze tabele, aby wyeliminować zależności wielowartościowe.
6. Piąta postać normalna (5NF): Aby osiągnąć 5NF, tabela musi być w 4NF i nie posiadać zależności łączenia (kiedy tabelę można zrekonstruować poprzez połączenie innych tabel). Tabele posiadające zależności łączenia są rozkładane na mniejsze tabele bez utraty informacji.
Chociaż są to główne postacie normalne, istnieją wyższe formy normalne, takie jak szósta postać normalna (6NF) i postać normalna klucza domeny (DKNF), które rozwiązują określone problemy w bazach danych. Jednak większość praktycznych zastosowań wymaga normalizacji jedynie do 3NF lub BCNF.
Zastosowanie normalizacji w kontekście platformy AppMaster ma ogromne znaczenie, ponieważ daje podstawę do generowania standardowych i wydajnych backendów serwerowych dla wykorzystywanego w ramach platformy systemu zarządzania relacyjnymi bazami danych (RDBMS). AppMaster wykorzystuje bazę danych kompatybilną z Postgresql jako swój główny magazyn danych, co wymaga wdrożenia znormalizowanych schematów w celu zapewnienia kompatybilności, skalowalności i wysokiej wydajności.
Na przykład, jeśli użytkownik projektuje aplikację zawierającą złożony model danych z wieloma relacjami, proces normalizacji AppMaster zoptymalizuje model, aby zapobiec nadmiarowościom i niespójnościom, uzyskując strukturę łatwiejszą w utrzymaniu. Stosując normalizację na etapie projektowania, AppMaster gwarantuje, że wygenerowane aplikacje będą solidne, skalowalne i łatwe w utrzymaniu, a także zgodne z przyjętymi w branży praktykami w zakresie projektowania baz danych.
Podsumowując, normalizacja jest kluczowym procesem w projektowaniu schematów relacyjnych baz danych, zapewniającym skalowalność, łatwość konserwacji i wydajność. Ponieważ platforma AppMaster no-code umożliwia tworzenie aplikacji do różnych zastosowań, od małych firm po przedsiębiorstwa, normalizacja odgrywa kluczową rolę w tworzeniu strukturalnie solidnych i wydajnych backendów serwerów, zapewniając, że utworzone aplikacje spełnią oczekiwania na poziomie przedsiębiorstwa i wymagania.
