資料庫正規化 (Database Normalization)

正規化（Normalization）是資料庫設計的過程，目的是減少資料重複、避免異常情況（新增、更新、刪除異常），並確保資料的一致性。

正規化將資料表拆分成多個較小的表，並透過關聯（Relationship）連接它們。

為什麼需要正規化？

假設有一個未正規化的訂單資料表：

這個設計有以下問題：

1. 資料重複：張一的電話重複儲存，筆電的價格重複儲存
2. 更新異常：若張一換電話，需要更新多筆記錄
3. 刪除異常：若刪除訂單 003，會連帶遺失王二的資料
4. 新增異常：無法單獨新增一個還沒下訂單的客戶

第一正規化 (1NF)

規則：每個欄位都必須是原子值（不可再分割），且沒有重複的欄位群組。

違反 1NF 的例子：

「產品」欄位包含多個值，違反了原子性。

符合 1NF：

第二正規化 (2NF)

規則：符合 1NF，且所有非主鍵欄位都必須完全相依於主鍵（消除部分相依）。

假設主鍵是（訂單編號 + 產品編號）：

問題：「客戶名稱」只相依於「訂單編號」，「產品名稱」只相依於「產品編號」，這就是部分相依。

符合 2NF - 拆成三個表：

訂單表

產品表

訂單明細表

第三正規化 (3NF)

規則：符合 2NF，且所有非主鍵欄位都必須直接相依於主鍵（消除遞移相依）。

違反 3NF 的例子：

「部門名稱」相依於「部門編號」，而非直接相依於主鍵「員工編號」，這就是遞移相依。

符合 3NF - 拆成兩個表：

員工表

部門表

正規化等級總結

反正規化 (Denormalization)

雖然正規化可以減少資料重複，但也會增加查詢時需要 JOIN 的表數量，可能影響效能。

在某些情況下，會刻意保留一些重複資料來提升查詢效率，這稱為反正規化。常見情境：

• 報表查詢需要快速存取
• 資料倉儲或 OLAP 系統
• 讀取遠多於寫入的應用