申論題

正規化的目的是通過結構化資料，消除冗餘和異常，確保數據的一致性和完整性。每個正規化形式（1NF、2NF、3NF、4NF）在不斷細化資料依賴關係，優化數據庫結構。

為何需要正規化？

正規化是指將關聯式資料庫中的資料組織成結構化形式的過程。其目的是：

1. 減少數據冗餘：避免相同數據在多個表中重複出現。
2. 消除資料異常：避免資料插入、更新和刪除異常，確保數據的一致性和完整性。
3. 提高查詢效率：通過消除冗餘數據和確保數據依賴性的明確性，優化數據庫查詢。

第一正規化形式（1NF）

定義：

• 每個表格的欄位必須具有原子性，即每個欄位都只能包含單一值，不能有重複的數組或集合。
• 表格中的每一列必須是不可分割的單元。

示例：

• 非1NF：{學生ID, 學生姓名, 科目1, 科目2, ...}
• 1NF：{學生ID, 學生姓名, 科目}，每行只包含一個科目。

第二正規化形式（2NF）

定義：

• 必須先滿足1NF。
• 所有非主鍵屬性都必須完全依賴於主鍵，而不能只依賴於主鍵的一部分（消除部分依賴性）。

示例：

• 非2NF：{學生ID, 科目, 科目名稱, 科目成績}
• 2NF：拆分成兩個表：
  1. {學生ID, 科目, 科目成績}
  2. {科目, 科目名稱}

第三正規化形式（3NF）

定義：

• 必須先滿足2NF。
• 所有非主鍵屬性都不能依賴於其他非主鍵屬性（消除傳遞依賴性）。

示例：

• 非3NF：{學生ID, 科目, 科目成績, 學院名稱, 學院地址}
• 3NF：拆分成三個表：
  1. {學生ID, 科目, 科目成績}
  2. {科目, 科目名稱}
  3. {學院名稱, 學院地址}

第四正規化形式（4NF）

定義：

• 必須先滿足3NF。
• 消除多重依賴性，即一個表格中不能存在非平凡且非函數依賴的多值依賴。

示例：

• 非4NF：{學生ID, 課程, 語言}
  • 可能的多值依賴關係：學生可以修多門課程，且會說多種語言。
• 4NF：拆分成兩個表：
  1. {學生ID, 課程}
  2. {學生ID, 語言}