回到基礎 - 資料庫正規化
Back to base - database normalization
資料庫正規化，是設計資料庫的一系列原理，以減少資料庫中資料的冗餘和提升資料的一致性。主要用於關聯式資料庫上，最初由 Edgar F. Codd 所提出。從最初的 UNF 一直到現在的 6NF總共有 11 個階段，但是大部分只會用到 3NF。因為過度的正規化，會造成資料庫的操作複雜性提高很多，所以還是要考量實務上的需求，做不到不同程度的正規化。
以下是擷取自 Wiki 的不同正規化的原則：
1NF: First normal form 第一正規化
主要原則增加了欄位原子性，每個欄位的值都只有一個值，並且所有欄位都是依賴於 Primary key。 例如每個班級的學生名字都不會有多個，而且名字和性別都是依賴於學號一樣。
還未正規化的資料，可以看到課程名稱和成績都是複數的值。
| 學號 | 姓名 | 性別 | 課程名稱 | 成績 |
| 001 | Amy | Female | Design, PE | 15, 14 |
| 002 | David | Male | Design, PE | 11, 24 |
正規化後
| 學號 | 姓名 | 性別 | 課程名稱 | 成績 |
| 001 | Amy | Female | Design | 15 |
| 001 | Amy | Female | PE | 14 |
| 002 | David | Male | Design | 11 |
| 002 | David | Male | PE | 24 |
2NF: Second normal form 第二正規化
主要原則增加了每個欄位值都相依於 Primary key，只有當 Pimary key 是複數欄位組成時，才能是部分相依。例如學號跟課程名稱是沒有關係的，進行第二正規化後會變成：
| 學號 | 姓名 | 性別 |
| 001 | Amy | Female |
| 002 | David | Male |
| 學號 | 課程代碼 | 成績 |
| 001 | C001 | 45 |
| 002 | C002 | 14 |
| 課程代碼 | 老師編號 | 課程名稱 | 老師名稱 |
| C001 | T1 | Design | Mv |
| C002 | T2 | PE | Zd |
3NF: Third normal form 第三正規化
Table 中不能有間接依賴，例如老師名稱和課程代碼沒有相關，但是跟老師編號有相關。那老師名稱跟課程代碼就是有間接相依。 第三正規化就是在做拆分，將兩個資料表用 Foreign key 做連結。
| 課程代碼 | 課程名稱 | 老師編號 |
| C001 | Design | T1 |
| C002 | PE | T2 |
| 老師編號 | 老師名稱 |
| T1 | Mv |
| T2 | Zd |
EKNF: Elementary key normal form 主鍵正規化
沒找到很好清楚的解釋
BCNF: Boyce–Codd normal form Boyce-Codd 正規化
由 Boyce 和 Codd 在 1974 年所提出的 3NF 改良版，比 3NF 更嚴苛。如果 Primary key 是由多個欄位組成時，就必須執行 BCNF。其除了 Primary key 之外的欄位，不可以依賴於其他非 Primary key 的欄位。
4NF: Fourth normal form 第四正規化
主要著重在組合 primary key 的使用
Primary key 由三個欄位組成，但是可以發現有很多重複的地方。Pizza Variety 和 Delivery Area 都只跟 Restaurant 有相依，但是彼此沒有相關。這種情況下，就會需要進行 4NF。 要符合 4NF 的話就要再拆分
| Restaurant | Pizza Variety | Delivery Area |
| A1 Pizza | Thick Crust | Springfield |
| A1 Pizza | Thick Crust | Shelbyville |
| A1 Pizza | Thick Crust | Capital City |
| A1 Pizza | Stuffed Crust | Springfield |
| A1 Pizza | Stuffed Crust | Shelbyville |
| A1 Pizza | Stuffed Crust | Capital City |
| Elite Pizza | Thin Crust | Capital City |
| Elite Pizza | Stuffed Crust | Capital City |
| Vincenzo's Pizza | Thick Crust | Springfield |
| Vincenzo's Pizza | Thick Crust | Shelbyville |
| Vincenzo's Pizza | Thin Crust | Springfield |
| Vincenzo's Pizza | Thin Crust | Shelbyville |
經過 4NF 之後
| Restaurant | Pizza Variety |
| A1 Pizza | Thick Crust |
| A1 Pizza | Stuffed Crust |
| Elite Pizza | Thin Crust |
| Elite Pizza | Stuffed Crust |
| Vincenzo's Pizza | Thick Crust |
| Vincenzo's Pizza | Thin Crust |
| Restaurant | Delivery Area |
| A1 Pizza | Springfield |
| A1 Pizza | Shelbyville |
| A1 Pizza | Capital City |
| Elite Pizza | Capital City |
| Vincenzo's Pizza | Springfield |
| Vincenzo's Pizza | Shelbyville |
ETNF: Essential tuple normal form 關鍵元祖正規化
Every join dependency has a superkey component 每個 join 的相依都需要有個 foreign key。 個人覺得簡單的解釋就是，在我們所謂的關聯表中，除了 foreign key 之外不加入其他欄位。
| Supplier ID | Title | Franchisee ID |
| 1 | Beginning MySQL Database Design and Optimization | 1 |
| 2 | The Relational Model for Database Management: Version 2 | 2 |
| 3 | Learning SQL | 3 |
經過 ETNF 後，拆分成三張表
| Supplier ID | Title |
| 1 | Beginning MySQL Database Design and Optimization |
| 2 | The Relational Model for Database Management: Version 2 |
| 3 | Learning SQL |
| Title | Franchisee ID |
| Beginning MySQL Database Design and Optimization | 1 |
| The Relational Model for Database Management: Version 2 | 2 |
| Learning SQL | 3 |
| Supplier ID | Franchisee ID |
| 1 | 1 |
| 2 | 2 |
| 3 | 3 |
5NF: Fifth normal form 第五正規化
Every join dependency has only superkey components
DKNF: Domain-key normal form 域鍵正規化
著重在於 constraint
6NF: Sixth normal form 第六正規化
Reference
- https://www.wikiwand.com/en/Database_normalization
- http://cc.cust.edu.tw/~ccchen/doc/db_04.pdf