資料庫的正規化

正規化說明：

正規化是在資料庫中組織資料的程序。其中包括建立資料表，以及在這些資料表之間根據規則建立關聯性，這些規則的設計目的是：透過刪除重複性和不一致的相依性，保護資料的完整性，使資料在作新增、更新、刪除及查詢時，能夠很有效率及很有效能的運作，並讓資料庫更有彈性。但在實際運用中，並不是徹底的實施正規化，就可以很有效率和很有效能的運作，也不能完全沒有作正規化的步驟，唯有做到恰到好處，才能使系統程式在設計時，能夠方便設計，又不會使資料庫運作的效率和效能降低。

正規化規則說明概述如下：

First normal form (1NF)：

Table faithfully represents a relation and has no repeating groups.

(資料表忠實地描述“關系”，並且不允許有“重複群組”的出現)

也就是要滿足下列5個條件：

1. There's no top-to-bottom ordering to the rows. 列與列之間沒有上到下的順序關係。

2. There's no left-to-right ordering to the columns.行與行之間沒有左到右的順序關係。

3. There are no duplicate rows. 沒有重複的列 (所以一定要有一個primary key)

4. Every row-and-column intersection contains exactly one value from the applicable domain (and nothing else). 每一筆資料只能有單一值

5. All columns are regular [i.e. rows have no hidden components such as row IDs, object IDs, or hidden timestamps]. 所有的行是正常的資料，不允許有隱藏的元件。

     —Chris Date, "What First Normal Form Really Means", pp. 127-8

接下來第二正規化到第五正規化，利用Foreign key建立master table與child table之間的關係來拆解資料表。
 
Second normal form (2NF)：

    滿足1NF 並且
    No non-prime attribute in the table is functionally dependent on a proper subset of a candidate key. (不存在非鍵值的屬性對任一候選鍵的部分功能相依)    

Third normal form (3NF)：

    滿足2NF 並且

    Every non-prime attribute is non-transitively dependent on every candidate key in the table. 
    (不存在非鍵值的屬性對任一候選鍵的遞移相依)

Boyce-Codd normal form (BCNF)：

    滿足3NF 並且

     Every non-trivial functional dependency in the table is a dependency on a superkey
     (資料表中的任何非平凡(主屬性)的功能相依，都必須是對superkey的相依)

Fourth normal form (4NF)：

    滿足BCNF 並且
     Every non-trivial multivalued dependency in the table is a dependency on a superkey
     (資料表中任何非平凡(主屬性)的多重值相依，都是對superkey的相依)

Fifth normal form (5NF)：
     滿足4NF 並且
     Every non-trivial join dependency in the table is implied by the superkeys of the table.
     (資料表中任何非平凡(主屬性)的合併相依，都是隱含於superkey)

 Domain/key normal form (DKNF)：
     Every constraint on the table is a logical consequence of the table's domain constraints and key constraints
    (資料表上的任何的限制，都要是值域或主鍵限制的邏輯結果)
    (p.s.3NF,BCNF,4NF,5NF 都是DKNF的一個特例)

 Sixth normal form (6NF)
     Table features no non-trivial join dependencies at all (with reference to generalized join operator)
    (資料表特徵沒有任何主屬性的廣義合併相依)
    (Any relation in 6NF is also in 5NF)

補充說明：
Unique key：唯一鍵，在關聯式資料庫中，unique key 可以唯一識別資料表中每一個row，且允許一個column可以有一個null值。
Superkey：超級鍵，如果屬性或屬性組合能唯一識別每一個row，則它是一個superkey。所以unique key 跟 superkey的觀念非常接近，unique key 加上非 unique key 可以構成superkey，但是不能有null值。
Candidate key：候選鍵，當Superkey只包含一個屬性時，則它是一個候選鍵；當Superkey包含一組屬性時，僅當這一組屬性不包含另一Superkey時，它是一個候選鍵。換句話說，候選鍵是“純凈的”、最小化的Superkey。
Primary key：主鍵，在資料表中，只能在candidate key中挑選一個來當作primary key，primary key與unique key的差別在於不允許存在null 值。
Foreign key：外來鍵，在關聯式資料庫中，每個資料表都是由關聯來連繫彼此的關係，主資料表的cloumn或多組column會放在另一個子資料表，而這些column在子資料表必須為primary key 或 candidate key，這個屬性就是外來鍵。
Alternate key(secondary key)：替代键，除了被挑選為primary key之外的任一候選鍵就是替代键。