Первая нормальная форма (1NF) — это фундаментальная концепция в области систем управления реляционными базами данных (СУБД) и нормализации баз данных, которая представляет собой процесс организации таблиц, столбцов и связей данных для уменьшения избыточности и улучшения общей целостности данных. Это первый уровень нормализации в иерархии нормализации, который служит основой для создания хорошо структурированных и эффективных баз данных.
1NF требует, чтобы каждая таблица в базе данных соответствовала определенным требованиям для достижения такого уровня нормализации. Основные цели 1NF — исключить повторяющиеся группы (расположение данных в таблице, при котором некоторые значения повторяются в одной и той же строке или столбце), обеспечить соблюдение атомарных значений (наименьшие возможные единицы данных в таблице) и гарантировать, что каждый столбец содержит одно значение из домена атрибута. Эти принципы помогают устранить избыточные данные и способствуют эффективному выполнению запросов, что особенно важно в крупномасштабных высокопроизводительных приложениях, подобных тем, которые создаются платформой AppMaster.
Существует четыре основных требования к таблице, соответствующей 1NF:
- Каждая таблица должна иметь уникальный первичный ключ, который может идентифицировать каждую строку в таблице. Этот уникальный идентификатор (также известный как PK) может быть либо одним атрибутом, либо комбинацией атрибутов, которые вместе гарантируют уникальность каждой строки. Первичный ключ не должен содержать нулевых значений, поскольку они могут поставить под угрозу целостность базы данных.
- Все столбцы таблицы должны содержать только атомарные значения, которые неделимы и не подлежат дальнейшему разложению. Другими словами, в одном столбце не должно храниться несколько значений или сложные структуры данных, такие как массивы или списки. Это требование предотвращает избыточность данных и гарантирует, что каждая часть информации хранится наиболее эффективным и подходящим образом.
- Все столбцы должны хранить значения из одного и того же домена. Это означает, что каждый столбец должен применять ограничение типа данных и принимать значения только этого типа. Например, столбец, в котором хранятся даты, не должен позволять вводить текстовые или числовые значения. Это помогает поддерживать согласованность данных и предотвращать повреждение данных из-за ошибок ввода пользователя или системных ошибок.
- Каждый столбец должен иметь уникальное имя, без дублирования. Уникальное именование столбцов облегчает управление данными и гарантирует, что каждый столбец в таблице можно точно идентифицировать и на него можно ссылаться в запросах, соединениях и других операциях с базой данных.
Придерживаясь этих требований, 1NF может создать прочную основу для проектирования базы данных, повышая производительность запросов и уменьшая потенциальные несогласованности данных. Однако одной только 1NF недостаточно для достижения оптимальной схемы базы данных, поскольку она не решает проблемы, связанные с функциональными зависимостями и транзитивными зависимостями, которые все равно могут привести к аномалиям и избыточности данных. Для решения этих оставшихся проблем были разработаны дополнительные уровни нормализации, такие как вторая нормальная форма (2NF) и третья нормальная форма (3NF), обеспечивающие дальнейшее уточнение структуры и целостности базы данных.
Чтобы проиллюстрировать применение 1NF, давайте рассмотрим пример базы данных электронной коммерции, которая включает таблицу с именем «Заказы». В исходном состоянии таблица «Заказы» может содержать следующие столбцы: OrderID, CustomerID, OrderDate, ProductID, ProductName, Quantity и Price. Эта таблица может нарушать требования 1NF, поскольку столбцы ProductID и ProductName не являются атомарными; они хранят несколько значений в одной строке для каждого заказа, содержащего несколько продуктов.
Чтобы обеспечить соответствие 1NF, таблицу Orders можно разделить на две отдельные таблицы: Orders и OrderDetails. Таблица «Заказы» теперь будет содержать следующие столбцы: OrderID, CustomerID и OrderDate. Новая таблица OrderDetails будет содержать столбцы: OrderDetailID, OrderID, ProductID, ProductName, Quantity и Price. Разбивая исходную таблицу на две меньшие таблицы с атомарными значениями, эта новая структура соответствует требованиям 1NF и способствует повышению целостности данных и производительности.
В заключение, первая нормальная форма (1NF) представляет собой решающий шаг в процессе создания хорошо структурированной и эффективной реляционной базы данных. Устанавливая конкретные требования к дизайну таблиц, 1NF помогает свести к минимуму избыточность, несогласованность и аномалии данных, тем самым повышая общую производительность и удобство обслуживания системы базы данных. Это особенно важно для современных высокопроизводительных приложений, таких как приложения, созданные платформой AppMaster, в которых целостность данных и скорость реагирования являются важными факторами, способствующими успеху программного обеспечения и удовлетворенности конечных пользователей.
