「不是工程師」可以邏輯推斷出來就不要多加欄位？淺談資料庫第三正規化(3NF)

通常一個好的資料庫設計，都會「盡可能的」符合第一至第三正規化，而在前面的章節中，相信各位對第一及第二正規化的目的及概念，已經都了初步的理解，那接下來，小編會為各位介紹第三正規化的範疇。

(為何說「盡可能的」而不是「一定」，因為例如MySQL 8.0裡面加上了JSON 的資料欄位型態，這個幾乎100%違反第一正規化，但是實務上的取捨還是讓JSON型態進入了各大關聯性資料庫，甚至可以說各大熱門「NoSQL」資料庫幾乎可以等於一個大型的JSON資料表)
 

 

 

 

第三正規化(3NF)的目的，是在滿足第一(1NF)及第二正規化(2NF)的條件下，讓所有非鍵值欄位，都只相依於該表的主鍵，換句話說，所有的非鍵值欄位都只跟主鍵值有依賴性，這樣的目的就是為了消除資料表中的遞移相依（Transitive Dependency），來確保每個非鍵值欄位都是獨立無關的。

 

 

白話來說，如果可以用其他欄位計算或推斷得出，就不要設立一個欄位(field)去紀錄。

 

 

例如設計一個訂單的資料表

那你可能會想要這樣寫

Table: order (訂單)

id (PK 訂單編號)	ordered_date (訂單建立時間)	user_id (FK)	note	status
1	Wed  5 Feb 2020 00:00:01 CST	1	寫一些額外注意事項	未付款

 

Table: order_items (訂單商品)

id (PK)	name	price	quantity(數量)	total	order_id (FK)
1	雞腿飯	100	2	200	1
2	紅茶	30	1	30	1

 

所以可以很簡單的利用Total算出這筆訂單 order_id = 1 
總合是 200 + 30 = $260

 

不過這裡就違反了第三正規化(3NF)，因為total 其實是由 price x quantity 來的，移除掉也不會影響到功能實現，並且也跟PK鍵無直接關係，這就是所謂的遞移相依（Transitive Dependency）。

 

而且像這樣的欄位可能會導致所謂的「更新異常」(Modification Anomalies)。例如這個訂單未付款而且還沒出貨之前，使用者打電話給廠商說他雞腿飯和紅茶要各加一。結果工讀生只改了quantity這項，忘了改total，就會導致於結果錯誤。

 

Table: order_items (訂單商品)

id (PK)	name	price	quantity(數量)	total	order_id (FK)
1	雞腿飯	100	3	200 (應該是300)	1
2	紅茶	30	2	30 (應該是60)	1

 

當然系統寫得好，工讀生都用程式提供的介面改就比較不會有問題，但是試想今天如果是一個工程師在維護資料庫，他不小心漏看了quantity 與 total 之間的關係，就有可能造成資料的不一致。第三正規化(3NF)的實現就可以避免這個問題。

 

 

以上就是第三正規化的概念介紹。在這邊小編對第一到第三正規化來做出一個簡單的複習與總結：

 

• 第一正規化：定義主鍵值（primary key或unique key）以及剔除重複資料，來打好資料表的基礎
• 第二正規化：符合第一正規化，釐清資料表裡面每一個資料欄位的關係，把部分相依的資料另開表格作儲存，來確保每一非鍵值欄位必須「完全功能相依」(Functional Dependency)於主鍵
• 第三正規化：符合第二正規化，且每一個非鍵值欄位都必須不得和其他非鍵值欄位產生相關性

 

而正規化最重要的目的，就是重新整裡關聯式資料庫的表格及欄位，來降低資料重複及減少相依性的過程。而這個過程中，對於減少資料庫空間上的浪費，以及強化維護與操作上的效率和正確性，都有很大的幫助。

 

另外值得一提的就是，基本上執行正規化就等於是原本的Table中的column會變少，而用新的Table 表來表示相關性，故一定會增加Join的次數與SQL指令的複雜度。

 

 

當然，在每一個龐大且複雜的系統中，也許因為業務條件與商業邏輯上，未必能完全符合這規劃的條件來做設計，而實際上正規劃也並非只有上述三式而已，越高程度的正規化，也許對系統的彈性有大幅度的影響，但一定程度的正規化，絕對是未來維護與效能上，不可或缺的考量。

 

 

 

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