Normalization (Normalisierung)

In der Datenbanktheorie bezeichnet die Normalisierung einen systematischen Prozess, der darauf abzielt, eine Datenbankstruktur so zu gestalten, dass sie Redundanzen verringert und die Datenintegrität erhöht. Durch das Anwenden von Normalisierungstechniken auf eine Datenbank wird die Wiederholung von Daten minimiert, was wiederum den benötigten Speicherplatz reduziert, die Effizienz von Datenbankabfragen erhöht und die Konsistenz der gespeicherten Informationen sicherstellt. Änderungen in einer normalisierten Datenbank sind unkomplizierter, da durch die Reduzierung von Redundanzen Doppelarbeit bei Updates vermieden wird.

Die Normalisierung unterteilt größere Tabellen in kleinere, miteinander in Beziehung stehende Tabellen. Dies erleichtert das Datenmanagement und vermeidet Anomalien beim Einfügen (Insert), Aktualisieren (Update) oder Löschen (Delete) von Daten, die als CRUD-Operationen (Create, Read, Update, Delete) bekannt sind. Diese Anomalien können zu inkonsistenten oder ungültigen Daten führen, die die Zuverlässigkeit und Richtigkeit von Datenbankoperationen beeinträchtigen.

Es gibt verschiedene Normalisierungsstufen, die als "Normalformen" bezeichnet werden. Jede dieser Formen hat ihre eigenen Anforderungen und Regeln. Die grundlegenden Normalformen sind:

1. **Erste Normalform (1NF):** Jedes Feld in einer Tabelle enthält nur atomare, also nicht teilbare Werte, und es gibt keine Wiederholungsgruppen oder Arrays.

2. **Zweite Normalform (2NF):** Die Tabelle befindet sich in der ersten Normalform und alle Nichtschlüsselattribute sind voll funktional abhängig vom Primärschlüssel der Tabelle.

3. **Dritte Normalform (3NF):** Die Tabelle ist in der zweiten Normalform und alle seine Attribute sind nur vom Primärschlüssel abhängig – nicht von anderen Nichtschlüsselattributen. Dies entfernt transitive Abhängigkeiten.

Es gibt mehrere höhere Normalformen – bis zur fünften Normalform (5NF) und darüber hinaus – aber diese ersten drei sind die grundlegenden und am häufigsten angewendeten Normalisierungsschritte. Der Normalisierungsprozess wird typischerweise während der Datenbankentwurfsphase durchgeführt, kann aber auch als Reaktion auf festgestellte Datenintegritätsprobleme in bestehenden Systemen angewendet werden.

Während Normalisierung viele Vorteile mit sich bringt, ist ein komplett normalisierter Zustand nicht immer das endgültige Ziel. In einigen Fällen kann eine zu stark normalisierte Datenbank Leistungsprobleme verursachen, insbesondere in Anwendungen, die schnelle Lesegeschwindigkeiten erfordern. In solchen Fällen kann eine gezielte Denormalisierung erforderlich sein, um einen praktikablen Kompromiss zwischen Datenintegrität und Leistung zu finden.

Insgesamt ist Normalisierung ein entscheidender Schritt bei der Entwicklung von robusten und effizienten Datenbanksystemen, da sie hilft, die Datenstruktur logisch und systematisch zu organisieren. Sie unterstützt Datenbankdesigner und -entwickler dabei, saubere, effiziente und zuverlässige Datenbankschemata zu gestalten, die die Verwaltung und Nutzung von Daten in Softwareanwendungen optimieren.