Normalisierung

Normalisierung ist ein Verfahren zur Strukturierung von Datenbanktabellen. Ziel ist es, Redundanzen zu vermeiden und Datenkonsistenz sicherzustellen.

Die Normalisierung wird hauptsächlich bei relationalen Datenbanken angewendet.

Ziel der Normalisierung

Durch Normalisierung sollen:

• doppelte Datenspeicherung vermieden werden
• Einfüge-, Änderungs- und Löschanomalien verhindert werden
• Tabellen logisch und übersichtlich aufgebaut sein

Grundprinzip

Große Tabellen werden in mehrere kleinere Tabellen aufgeteilt. Diese Tabellen werden über Primär- und Fremdschlüssel miteinander verknüpft.

Normalformen

Die Normalisierung erfolgt schrittweise in sogenannte Normalformen.

1. Normalform (1NF)

Bedingungen:

• Alle Attribute enthalten nur atomare (unteilbare) Werte
• Keine Wiederholungsgruppen

Beispiel (nicht 1NF):

Kunde	Telefonnummern
Müller	12345, 67890

Korrekt (1NF):

Kunde	Telefonnummer
Müller	12345
Müller	67890

2. Normalform (2NF)

Bedingungen:

• Tabelle ist in 1NF
• Jedes Nicht-Schlüsselattribut ist vollständig vom Primärschlüssel abhängig

Problem: Teilabhängigkeiten bei zusammengesetzten Schlüsseln.

Beispiel zur 2. Normalform (2NF)

Gegeben ist folgende Tabelle:

Bestellnr	Artikelnummer	Artikelname	Menge
1001	A01	Tastatur	2
1001	A02	Maus	1
1002	A01	Tastatur	1

Primärschlüssel ist hier die Kombination aus:

• Bestellnr
• Artikelnummer

→ zusammengesetzter Primärschlüssel

Problem: Der Artikelname hängt nur von der Artikelnummer ab, nicht von der gesamten Kombination (Bestellnr + Artikelnummer).

Das ist eine Teilabhängigkeit und verletzt die 2. Normalform.

Lösung (Aufteilung in zwei Tabellen)

Tabelle: Bestellposition

Bestellnr	Artikelnummer	Menge
1001	A01	2
1001	A02	1
1002	A01	1

Tabelle: Artikel

Artikelnummer	Artikelname
A01	Tastatur
A02	Maus

Jetzt gilt: Alle Nicht-Schlüsselattribute hängen vollständig vom jeweiligen Primärschlüssel ab.

→ Die Tabellen befinden sich in der 2. Normalform.

3. Normalform (3NF)

Bedingungen:

• Tabelle ist in 2NF
• Keine transitiven Abhängigkeiten

Das bedeutet: Ein Nicht-Schlüsselattribut darf nicht von einem anderen Nicht-Schlüsselattribut abhängen.

Beispiel (nicht 3NF):

Beispiel zur 3. Normalform (3NF)

Gegeben ist folgende Tabelle:

Produktnr	Produktname	KategorieID	Kategoriename
101	Tastatur	1	Eingabegeräte
102	Maus	1	Eingabegeräte
201	Monitor	2	Ausgabegeräte

Primärschlüssel:

• Produktnr

Problem: Der Kategoriename hängt nicht direkt von der Produktnr ab, sondern von der KategorieID.

Transitive Abhängigkeit:

Produktnr → KategorieID → Kategoriename

Damit liegt ein Verstoß gegen die 3. Normalform vor.

Lösung (Aufteilung in zwei Tabellen)

Tabelle: Produkt

Produktnr	Produktname	KategorieID
101	Tastatur	1
102	Maus	1
201	Monitor	2

Tabelle: Kategorie

KategorieID	Kategoriename
1	Eingabegeräte
2	Ausgabegeräte

Jetzt gilt: Alle Nicht-Schlüsselattribute hängen direkt vom jeweiligen Primärschlüssel ab.

→ Die Tabellen befinden sich in der 3. Normalform.

Durchgehendes Beispiel: 1NF → 2NF → 3NF

In diesem Beispiel wird eine unstrukturierte Tabelle schrittweise normalisiert.

Ausgangstabelle (nicht normalisiert)

Problem: Mehrere Artikel stehen in einer Zelle (Wiederholungsgruppe).

Bestellnr	Kunde	Artikel (Nr:Name:Menge)
1001	Müller	A01:Tastatur:2, A02:Maus:1
1002	Schmidt	A01:Tastatur:1

Schritt 1: 1. Normalform (1NF)

Regel: Alle Werte müssen atomar sein (eine Information pro Zelle).

Bestellnr	Kunde	Artikelnr	Artikelname	Menge
1001	Müller	A01	Tastatur	2
1001	Müller	A02	Maus	1
1002	Schmidt	A01	Tastatur	1

Schritt 2: 2. Normalform (2NF)

Voraussetzung: 1NF ist erfüllt. Problem: zusammengesetzter Schlüssel (Bestellnr + Artikelnr). Teilabhängigkeit: Artikelname hängt nur von Artikelnr ab, nicht von der ganzen Kombination.

Primärschlüssel in der 1NF-Tabelle:

• (Bestellnr, Artikelnr)

Lösung: Auslagern der Artikeldaten.

Tabelle: Bestellposition (2NF)

Bestellnr	Artikelnr	Menge
1001	A01	2
1001	A02	1
1002	A01	1

Tabelle: Artikel (2NF)

Artikelnr	Artikelname	KategorieID	Kategoriename
A01	Tastatur	1	Eingabegeräte
A02	Maus	1	Eingabegeräte

Schritt 3: 3. Normalform (3NF)

Voraussetzung: 2NF ist erfüllt. Problem: transitive Abhängigkeit in der Artikel-Tabelle: Kategoriename hängt von KategorieID ab, nicht direkt von Artikelnr.

Artikelnr → KategorieID → Kategoriename

Lösung: Auslagern der Kategorie.

Tabelle: Artikel (3NF)

Artikelnr	Artikelname	KategorieID
A01	Tastatur	1
A02	Maus	1

Tabelle: Kategorie (3NF)

KategorieID	Kategoriename
1	Eingabegeräte

Ergebnis

• 1NF: keine Listen in Zellen (atomare Werte)
• 2NF: keine Teilabhängigkeiten bei zusammengesetzten Schlüsseln
• 3NF: keine transitiven Abhängigkeiten

Kurzmerksatz

1NF: atomar – 2NF: keine Teilabhängigkeit – 3NF: keine transitive Abhängigkeit.

Vorteile der Normalisierung

• geringerer Speicherbedarf
• bessere Datenkonsistenz
• weniger Fehler bei Änderungen
• klare Tabellenstruktur

Nachteile

• mehr Tabellen
• komplexere Abfragen (JOINs notwendig)

Kurzmerksatz

Normalisierung reduziert Redundanz und sorgt für konsistente, logisch strukturierte Datenbanktabellen.