В реляционных базах данных нормализация — это систематический метод, используемый для оптимальной организации структуры схемы базы данных. Он направлен на минимизацию избыточности, несогласованности и повторяемости данных, обеспечивая при этом целостность данных и соблюдение ограничений ссылочной целостности. Правильная нормализация гарантирует, что каждый фрагмент данных хранится ровно в одном месте, тем самым уменьшая количество ошибок и неоднозначностей. Это также делает базу данных более эффективной, удобной в обслуживании и гибкой за счет устранения избыточных данных, консолидации связанных элементов данных и обеспечения четких связей между объектами.
Нормализация была впервые введена Э. Ф. Коддом, тем самым ученым-компьютерщиком, который изобрел саму реляционную модель. Основная цель нормализации — предотвратить различные проблемы, которые могут возникнуть из-за плохо структурированной конструкции базы данных, например аномалии и проблемы зависимостей. Аномалии — это несоответствия, которые могут возникнуть при добавлении, изменении или удалении данных, тогда как проблемы с зависимостями усложняют обслуживание базы данных и повышают вероятность ошибок.
Нормализация выполняется на различных этапах, называемых «нормальными формами» (НФ), от первой нормальной формы (1НФ) до пятой нормальной формы (5НФ). Каждая нормальная форма представляет собой определенный уровень нормализации, а каждая последующая нормальная форма обеспечивает дополнительный уровень оптимизации следующим образом:
1. Первая нормальная форма (1NF). В 1NF таблица должна иметь первичный ключ, и каждый атрибут должен содержать только атомарные значения, что означает, что значения не должны повторяться или делиться на несколько частей. Многозначные и составные атрибуты удаляются, а таблица при необходимости разбивается на несколько таблиц. Этот этап гарантирует, что каждая строка таблицы представляет отдельный факт об одном объекте.
2. Вторая нормальная форма (2НФ). Для достижения 2НФ таблицы должны находиться в 1НФ, а все неключевые атрибуты должны полностью зависеть от первичного ключа. Частичные зависимости, которые возникают, когда неключевой атрибут зависит только от части первичного ключа, удаляются путем разделения таблицы на новые таблицы с соответствующими ключами.
3. Третья нормальная форма (3НФ). Чтобы таблица находилась в 3НФ, она должна находиться в 2НФ и не иметь транзитивных зависимостей, что означает, что неключевые атрибуты не должны зависеть от других неключевых атрибутов. Транзитивные зависимости устраняются путем создания отдельных таблиц для косвенно связанных атрибутов и связывания их через внешние ключи.
4. Нормальная форма Бойса-Кодда (BCNF). BCNF — это более строгая версия 3NF, которая устраняет всю оставшуюся избыточность, гарантируя, что каждый детерминант (набор атрибутов, определяющий другой атрибут) является потенциальным ключом. Таблицы, соответствующие требованиям BCNF, также находятся в 3NF, но обратное не всегда верно.
5. Четвертая нормальная форма (4NF). Таблица в 4NF должна находиться в BCNF и не иметь многозначных зависимостей (когда от первичного ключа зависит несколько независимых наборов атрибутов). Такие таблицы разбиваются на более мелкие таблицы, чтобы исключить многозначные зависимости.
6. Пятая нормальная форма (5НФ). Чтобы достичь 5НФ, таблица должна находиться в 4НФ и не иметь зависимостей соединения (когда таблица может быть восстановлена путем соединения других таблиц). Таблицы, имеющие зависимости объединения, разбиваются на более мелкие таблицы без потери информации.
Хотя это основные нормальные формы, существуют более высокие нормальные формы, такие как шестая нормальная форма (6NF) и нормальная форма доменного ключа (DKNF), которые решают конкретные проблемы в базах данных. Однако большинство практических приложений требуют нормализации только до 3NF или BCNF.
Применение нормализации в контексте платформы AppMaster имеет большое значение, поскольку оно обеспечивает основу для создания стандартизированных и эффективных серверных серверов для системы управления реляционными базами данных (СУБД), используемой на платформе. AppMaster использует базу данных, совместимую с Postgresql, в качестве основного хранилища данных, что требует реализации нормализованных схем для обеспечения совместимости, масштабируемости и высокой производительности.
Например, если пользователь разрабатывает приложение, имеющее сложную модель данных с множеством отношений, процесс нормализации AppMaster оптимизирует модель, чтобы предотвратить избыточность и несогласованность, достигая более удобной в обслуживании структуры. Используя нормализацию на этапе проектирования, AppMaster гарантирует, что создаваемые приложения будут надежными, масштабируемыми и легко поддерживаемыми, а также будут соответствовать принятым в отрасли практикам проектирования баз данных.
В заключение отметим, что нормализация — это важнейший процесс при разработке схем реляционных баз данных, обеспечивающий масштабируемость, удобство обслуживания и производительность. Поскольку платформа AppMaster no-code позволяет разрабатывать приложения для различных вариантов использования, от малого бизнеса до предприятий, нормализация играет решающую роль в создании структурно надежных и эффективных серверных частей, гарантируя, что создаваемые приложения соответствуют ожиданиям уровня предприятия. и требования.
