リレーショナルデータベースの正規化

正規化とは、データベース設計においてデータの冗長性を減らし、データの整合性を向上させるプロセスです。主に第1正規形(1NF)、第2正規形(2NF)、第3正規形(3NF)の3段階があります。

非正規形（正規化前のデータ）

正規化前のデータには、繰り返しグループや冗長なデータが含まれています。

注文ID	顧客ID	顧客名	顧客住所	商品1ID	商品1名	商品1価格	商品1数量	商品2ID	商品2名	商品2価格	商品2数量
1001	C101	田中太郎	東京都新宿区	P001	ノートPC	80000	1	P002	マウス	3000	2
1002	C102	鈴木花子	大阪府大阪市	P003	キーボード	5000	1	P001	ノートPC	80000	1
1003	C101	田中太郎	東京都新宿区	P002	マウス	3000	1	null	null	null	null

問題点:

繰り返しグループがある（商品1、商品2...）
データの冗長性（田中太郎の情報が重複）
null値の多用
データ更新時の整合性問題（例: 田中太郎の住所変更時に複数箇所の更新が必要）

↓

第1正規形 (1NF)

第1正規形は、繰り返しグループを排除し、各セルが原子的（分割できない）値のみを持つようにします。

注文ID	顧客ID	顧客名	顧客住所	商品ID	商品名	価格	数量
1001	C101	田中太郎	東京都新宿区	P001	ノートPC	80000	1
1001	C101	田中太郎	東京都新宿区	P002	マウス	3000	2
1002	C102	鈴木花子	大阪府大阪市	P003	キーボード	5000	1
1002	C102	鈴木花子	大阪府大阪市	P001	ノートPC	80000	1
1003	C101	田中太郎	東京都新宿区	P002	マウス	3000	1

改善点:

繰り返しグループの排除
各セルは単一の値のみを持つ

残っている問題点:

まだデータの冗長性が存在（顧客情報、商品情報の重複）

↓

第2正規形 (2NF)

第2正規形は、第1正規形を満たし、かつ部分関数従属性を排除します。非キー属性がプライマリキー全体に完全関数従属している状態です。

注文ヘッダーテーブル

注文ID	顧客ID
1001	C101
1002	C102
1003	C101

注文詳細テーブル

注文ID	商品ID	数量
1001	P001	1
1001	P002	2
1002	P003	1
1002	P001	1
1003	P002	1

顧客テーブル

顧客ID	顧客名	顧客住所
C101	田中太郎	東京都新宿区
C102	鈴木花子	大阪府大阪市

商品テーブル

商品ID	商品名	価格
P001	ノートPC	80000
P002	マウス	3000
P003	キーボード	5000

改善点:

主キーに部分的に依存する属性を分離
顧客情報（顧客ID、顧客名、顧客住所）は顧客IDにのみ依存するため分離
商品情報（商品ID、商品名、価格）は商品IDにのみ依存するため分離

残っている問題点:

非キー属性間の従属関係がまだ存在（住所情報は顧客IDに直接関連しない）

↓

第3正規形 (3NF)

第3正規形は、第2正規形を満たし、かつ推移的関数従属性を排除します。非キー属性は、キーに直接依存し、他の非キー属性に依存しない状態です。

注文ヘッダーテーブル

注文ID	顧客ID
1001	C101
1002	C102
1003	C101

注文詳細テーブル

注文ID	商品ID	数量
1001	P001	1
1001	P002	2
1002	P003	1
1002	P001	1
1003	P002	1

顧客テーブル

顧客ID	顧客名	住所ID
C101	田中太郎	A001
C102	鈴木花子	A002

住所テーブル

住所ID	住所詳細
A001	東京都新宿区
A002	大阪府大阪市

商品テーブル

商品ID	商品名	価格
P001	ノートPC	80000
P002	マウス	3000
P003	キーボード	5000

改善点:

推移的関数従属性の排除
「住所詳細」は「住所ID」に依存し、「住所ID」は「顧客ID」に依存するため、住所情報を分離

正規化の主なメリット:

データの冗長性の削減
データの整合性の向上（例: 住所変更時に1箇所の更新で済む）
データベース構造の柔軟性の向上
効率的なデータ操作と保守