為何使用資料庫儲存資料時，需要先執行正規化？

正規化（Normalization）是關聯式資料庫在設計資料表時，用來消除資料儲存異常的處理方法。由於現實生活中，一張表單記錄的資料有很多，正規化的主要工作，就是要調整事實描述方式，將每個表單簡化到只描述一種事實，好讓資料井井有條得存放在電腦中，避免資料重複浪費儲存，並消除資料之間矛盾的情況，使資料庫運作起來更有效率，維護上也更容易。

對關聯式資料表來說，表單就是描述一個實體的資料，像員工這個實體會有員工姓名、員工職稱等資料，而正規化的過程，就是把一個實體的描述資料，透過一定的流程，將每張表單內容簡化，做到只單純描述一種事實為止。

正規化的過程，會調整資料表的組成結構，減少資料發生異常的機會，這些過程通常會逐步分為多個步驟，包含：第一正規化（1NF）、第二正規化（2NF）、第三正規化（3NF）、BC正規化（Boyce-Codd Normal From，BCNF）；除了上述這四種，還有第四正規化（4NF）、第五正規化（5NF）、DK正規化（Domain/key Normal Form）以及第六正規化（6NF），而每一次的正規化，都能減少一些造成資料異常的原因。一般的資料庫大多經過前四道手續，就可以完成正規化，而後四者則是用來處理特殊情況的表單，例如4NF及5NF，主要功能。是要消除多值相依（Multi-Value Dependency）的情況，例如一個產品有許多不同型號當作主鍵，但這些主鍵其實都是代表同一物件等問題。

將表單逐步正規化時要注意，每次表單正規化的結果，都必須滿足前一個正規化的條件。因此，除了第一正規化之外，當我們調整資料表架構之後，都要檢查產生出來的新結果，是不是滿足之前的正規化條件，如果沒有，那就要回到前一個步驟，重新檢查，然後再調整表單架構，直到滿足所有正規化條件為止。

我們可以參考圖例內的範例資料表，這是一家水果店的訂單表，以及正規化完成後的資料表，接著我們來參考這個表單試做前三種正規化，看看每次要做哪些事。

水果訂單正規化前後差異

將正規化前的水果訂單與完成後的表單相比，最明顯的地方，就是1張水果訂單變成3張表，包含水果訂單、貨品資料、客戶資料，且每個欄位也只有一筆資料，表單變這麼多張，乍看之下有些複雜，其實就如同之前說的，其實是將表單拆成很多張，並讓每張表單記載的資料更單純，像客戶清單，僅有辨識用的客戶編號，以及記錄客戶名稱等兩個欄位。 完成正規化之後，欄位總和變多了，而且貨品編號及客戶編號等欄位還重複，怎麼會說節省資料空間呢？在正規化前，每當陳先生下單時，就會使用2個欄位儲存客戶資料（客戶編號＋客戶名稱）；若是經過正規化，水果訂單內只會存放客戶編號，而省下1個欄位，當訂單日益增加時，就能省下越多的空間。

第一正規化確定主鍵
1NF的工作主要有三，首先要確認資料表中的主鍵。主鍵是辨識每筆資料的關鍵欄位，它可以由資料表現有的欄位中，挑選一組符合主鍵規則的當作主鍵，也能替表單增加一組專為識別用的欄位當主鍵。主鍵並不侷限只能有單一欄位，也能由多個欄位共同構成。
第二步驟，就是讓單一欄位內只能有一筆資料。所以我們將這些超過的資料改列一筆新資料，讓每個欄位都只儲存一筆資料，而其他的空白欄位，則需要填入符合該筆訂單的原始資料。

第三步，要確認表單內所有的欄位，都要與主鍵有關係，這點稱為相依性。完成之後，就變成經過1NF的水果訂單。

第二正規化消除重複欄位
接著，我們要開始執行2NF。在這個階段，除了要符合1NF之外，還要消除部分相依（Partial Dependency），以減少資料重複和不一致性。部分相依，所指的是，在多重主鍵的情況下，有些資料只跟部分主鍵有直接關係，而不是跟每個主鍵都有關聯。基本上，經過1NF且主鍵僅有單一欄位的資料表，就能符合2NF的規範。

從完成1NF的水果訂單上，貨品名稱及單價這兩欄位，只跟貨品編號有相依性，而不是跟整個主鍵有關聯，這樣就會有部分相依的問題，所以我們需要執行2NF來解決。

第三正規化將非主鍵決定的欄位獨立成新表單
接著要開始3NF，這個步驟除了要滿足前面兩個正規化，還要消除資料表中的遞移相依（Transitive Dependency）。

遞移相依的意思，是說資料表單中，有些欄位資料內容，在一張表單裡面，可以由某一個「不是主鍵」的欄位決定，像我們在完成2NF的表單中，客戶名稱這個欄位，其實是由客戶編號決定的，而不是訂單編號，因此需要執行第三正規化。

完成上述步驟後，水果訂單就能符合3NF的規範，而經過這些處理後，該表單也就完成了資料表的正規化。文⊙林郁翔

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