Kapitel 3 – Normalisierung
- 3.1 Normalisierung
- 3.2 Erste, zweite und dritte Normalform
- 3.3 Anomalien
- 3.4 Zusatz: Vierte und fünfte Normalform
3.1 Normalisierung
3.1 Normalisierung
Definition
Normalisierung ist ein Verfahren zur Strukturierung von Daten in relationalen Datenbanken.
Ziel ist es, Redundanzen zu vermeiden und Daten konsistent zu speichern.
Ziele
Die Normalisierung soll:
- doppelte Daten vermeiden
- Datenintegrität verbessern
- Inkonsistenzen verhindern
- Änderungsanomalien vermeiden
- Tabellen sinnvoll aufteilen
Grundprinzip
Daten werden so auf mehrere Tabellen verteilt, dass jede Information möglichst nur einmal gespeichert wird.
Wichtige Normalformen
| Normalform | Bedeutung |
|---|---|
| 1. Normalform | atomare Werte |
| 2. Normalform | volle Abhängigkeit vom gesamten Primärschlüssel |
| 3. Normalform | keine Abhängigkeit von Nicht-Schlüsselattributen |
Beispiel
Problem:
Kundendaten werden in jeder Bestellung erneut gespeichert.
Lösung:
Kundendaten werden in eine eigene Tabelle Kunde ausgelagert und über einen Fremdschlüssel mit Bestellung verbunden.
Merksatz
Normalisierung reduziert Redundanzen und verhindert widersprüchliche Daten.
Prüfungshinweis
In IHK-Aufgaben wird häufig gefragt, warum Tabellen aufgeteilt oder Fremdschlüssel verwendet werden.
Typische Fehler:
- Redundanzen nicht erkennen.
- Normalisierung nur als Speicherplatzersparnis verstehen.
- Fremdschlüssel nach dem Aufteilen vergessen.
- N:M-Beziehungen nicht auflösen.
Quellen
- IT-Handbuch für Fachinformatiker
3.2 Erste, zweite und dritte Normalform
Definition
Normalformen beschreiben Regeln zur Strukturierung von Tabellen in relationalen Datenbanken.
Ziel ist es, Redundanzen und Anomalien zu vermeiden.
1. Normalform
Eine Tabelle befindet sich in der 1. Normalform, wenn alle Werte atomar sind.
Das bedeutet:
- jedes Feld enthält nur einen Wert
- keine Aufzählungen in einem Feld
- keine mehrfachen Werte in einer Zelle
Beispiel falsch
| Kundennr | Name | Telefonnummern |
|---|---|---|
| 1 | Müller | 030123, 0176123 |
Beispiel richtig
| Kundennr | Name | Telefonnummer |
|---|---|---|
| 1 | Müller | 030123 |
| 1 | Müller | 0176123 |
2. Normalform
Eine Tabelle befindet sich in der 2. Normalform, wenn sie in der 1. Normalform ist und jedes Nicht-Schlüsselattribut vom gesamten Primärschlüssel abhängig ist.
Wichtig bei:
- zusammengesetzten Primärschlüsseln
- Zwischentabellen
- N:M-Beziehungen
3. Normalform
Eine Tabelle befindet sich in der 3. Normalform, wenn sie in der 2. Normalform ist und keine Nicht-Schlüsselattribute voneinander abhängig sind.
Das bedeutet:
- Attribute dürfen nur vom Schlüssel abhängen
- nicht von anderen Nicht-Schlüsselattributen
Übersicht
| Normalform | Kerngedanke |
|---|---|
| 1. Normalform | atomare Werte |
| 2. Normalform | abhängig vom gesamten Primärschlüssel |
| 3. Normalform | keine Abhängigkeit von Nicht-Schlüsselattributen |
Merksatz
1NF = atomar
2NF = vom ganzen Schlüssel abhängig
3NF = nur vom Schlüssel abhängig
Prüfungshinweis
In IHK-Aufgaben werden meist die 1. bis 3. Normalform abgefragt.
Typische Fehler:
- mehrere Werte in einem Feld zulassen
- zusammengesetzte Schlüssel nicht beachten
- Attribute in der falschen Tabelle lassen
- transitive Abhängigkeiten nicht erkennen
Hinweis
In der Datenbanktheorie gibt es weitere Normalformen, z. B. die 4. Normalform und 5. Normalform.
Für IHK-Aufgaben sind jedoch meistens die 1. bis 3. Normalform entscheidend.
Quellen
- IT-Handbuch für Fachinformatiker
3.3 Anomalien
Definition
Anomalien sind Probleme, die durch ungünstige Tabellenstrukturen und redundante Daten entstehen können.
Sie treten häufig auf, wenn Daten nicht ausreichend normalisiert sind.
Arten von Anomalien
| Anomalie | Bedeutung |
|---|---|
| Einfügeanomalie | Daten können nicht sinnvoll eingefügt werden |
| Änderungsanomalie | Änderungen müssen mehrfach durchgeführt werden |
| Löschanomalie | Beim Löschen gehen ungewollt weitere Informationen verloren |
Einfügeanomalie
Eine Einfügeanomalie liegt vor, wenn neue Daten nicht gespeichert werden können, ohne andere Daten ebenfalls anzugeben.
Beispiel
Ein neuer Artikel kann nicht gespeichert werden, solange noch keine Bestellung dazu existiert.
Änderungsanomalie
Eine Änderungsanomalie liegt vor, wenn dieselbe Information an mehreren Stellen geändert werden muss.
Beispiel
Eine Kundenadresse ist mehrfach gespeichert und wird nur an einer Stelle geändert.
Löschanomalie
Eine Löschanomalie liegt vor, wenn beim Löschen eines Datensatzes auch wichtige andere Informationen verloren gehen.
Beispiel
Wird die letzte Bestellung eines Kunden gelöscht, verschwinden auch die Kundendaten.
Merksatz
Anomalien entstehen häufig durch Redundanz.
Prüfungshinweis
In IHK-Aufgaben wird häufig gefragt, warum Tabellen normalisiert oder aufgeteilt werden sollen.
Typische Fehler:
- Anomalien nur als technische Fehler verstehen.
- Redundanz nicht als Ursache erkennen.
- Löschanomalie und Änderungsanomalie verwechseln.
- Normalisierung nicht als Lösung erkennen.
Quellen
- IT-Handbuch für Fachinformatiker
3.4 Zusatz: Vierte und fünfte Normalform
Definition
Neben der ersten, zweiten und dritten Normalform gibt es weitere Normalformen.
Für die IHK sind meistens die 1. bis 3. Normalform wichtig.
Die 4. Normalform und 5. Normalform sind eher Zusatzwissen für komplexere Datenbankmodelle.
Übersicht
| Normalform | Fachlicher Name | Kerngedanke |
|---|---|---|
| 1. Normalform | 1NF | atomare Werte |
| 2. Normalform | 2NF | abhängig vom gesamten Primärschlüssel |
| 3. Normalform | 3NF | keine Abhängigkeit von Nicht-Schlüsselattributen |
| BCNF | Boyce-Codd-Normalform | strengere Form der 3NF |
| 4. Normalform | 4NF | keine unabhängigen Mehrfachabhängigkeiten |
| 5. Normalform | 5NF / PJNF | keine verlustbehafteten Zerlegungen |
4. Normalform
Eine Tabelle befindet sich in der 4. Normalform, wenn sie in der 3. Normalform ist und keine unabhängigen Mehrfachabhängigkeiten enthält.
Eine Mehrfachabhängigkeit entsteht, wenn zu einem Datensatz mehrere voneinander unabhängige Werte gespeichert werden.
Beispiel
Ein Mitarbeiter kann mehrere Sprachen sprechen.
Ein Mitarbeiter kann mehrere Projekte bearbeiten.
Wenn Sprachen und Projekte unabhängig voneinander sind, sollten sie nicht gemeinsam in einer Tabelle gespeichert werden.
Besser
- Mitarbeiter
- Mitarbeiter_Sprache
- Mitarbeiter_Projekt
5. Normalform
Eine Tabelle befindet sich in der 5. Normalform, wenn sie nicht weiter verlustfrei in kleinere Tabellen zerlegt werden kann.
Dabei geht es um sehr komplexe Beziehungen zwischen mehreren Tabellen.
Die 5. Normalform ist in der Praxis und in der IHK-Prüfung deutlich seltener relevant.
Merksatz
1NF bis 3NF sind für die IHK am wichtigsten.
4NF und 5NF sind Zusatzwissen für komplexere Datenbankstrukturen.
Prüfungshinweis
In IHK-Aufgaben werden normalerweise die 1. bis 3. Normalform abgefragt.
Die 4. und 5. Normalform sollte man kennen, aber nicht so tief lernen wie die ersten drei Normalformen.
Typische Fehler:
- 4NF und 5NF für normale IHK-Aufgaben überlernen.
- Mehrfachabhängigkeiten mit normalen Fremdschlüsseln verwechseln.
- 5NF mit 3NF gleichsetzen.
- Tabellen zu stark zerlegen, obwohl es für die Aufgabe nicht nötig ist.
Quellen
- IT-Handbuch für Fachinformatiker