Normalformen

In der Datenbanktheorie bezeichnen Normalformen eine Reihe von Bedingungen, die die Struktur von relationalen Datenbankschemata standardisieren, um Redundanzen zu minimieren und Anomalien bei Datenoperationen zu vermeiden. Die wichtigsten Normalformen sind die erste bis fünfte Normalform (1NF bis 5NF) sowie die Boyce-Codd-Normalform (BCNF). Hier ist eine Übersicht:

1. Erste Normalform (1NF):

   • Definition: Ein Relationenschema ist in der 1NF, wenn alle Attributwerte atomar sind, das heißt, jedes Attribut enthält nur unteilbare Werte.
   • Ziel: Vermeidung von Wiederholungsgruppen und sicherstellen, dass die Daten in tabellarischer Form vorliegen.

2. Zweite Normalform (2NF):

   • Definition: Ein Relationenschema ist in der 2NF, wenn es in der 1NF ist und jedes Nichtschlüsselattribut voll funktional abhängig vom gesamten Primärschlüssel ist.
   • Ziel: Beseitigung partieller Abhängigkeiten, also Abhängigkeiten eines Nichtschlüsselattributs von einem Teil des Primärschlüssels (bei zusammengesetzten Schlüsseln).

3. Dritte Normalform (3NF):

   • Definition: Ein Relationenschema ist in der 3NF, wenn es in der 2NF ist und kein Nichtschlüsselattribut transitiv abhängig vom Primärschlüssel ist.
   • Ziel: Beseitigung transitativer Abhängigkeiten, um sicherzustellen, dass Nichtschlüsselattribute nur direkt vom Primärschlüssel abhängen.

4. Boyce-Codd-Normalform (BCNF):

   • Definition: Ein Relationenschema ist in der BCNF, wenn es in der 3NF ist und jede nicht triviale funktionale Abhängigkeit $X\to Y$ (wobei $Y$ kein Teil von $X$ ist) impliziert, dass $X$ ein Superschlüssel ist.
   • Ziel: Strengere Form der 3NF, um jede Form von Abhängigkeitsanomalie zu vermeiden.

5. Vierte Normalform (4NF):

   • Definition: Ein Relationenschema ist in der 4NF, wenn es in der BCNF ist und keine nicht-triviale mehrwertige Abhängigkeit existiert.
   • Ziel: Beseitigung von Mehrwertabhängigkeiten, die auftreten können, wenn ein Attribut von einem Schlüssel abhängig ist und gleichzeitig von einem anderen Attribut multivalued abhängig ist.

6. Fünfte Normalform (5NF):

   • Definition: Ein Relationenschema ist in der 5NF, wenn es in der 4NF ist und jede join-Abhängigkeit in eine triviale join-Abhängigkeit zerfällt.
   • Ziel: Beseitigung von Join-Abhängigkeiten, um sicherzustellen, dass die Relationen ohne Informationsverlust getrennt und wieder zusammengeführt werden können.

Diese Normalformen zielen darauf ab, Datenstrukturen zu optimieren, Redundanzen zu minimieren und die Integrität der Daten zu gewährleisten. Während in der Praxis nicht immer alle Normalformen bis zur höchsten Stufe angewendet werden, bieten sie eine theoretische Grundlage für das Design robuster und effizienter Datenbanken.