正规化和反正规化

习题预习

1. 什么是资料正规化（Normalization），它的目的是什么？
2. 资料反正规化（Denormalization）是什么？它的使用时机是什么？
3. 正规化与反正规化有哪些优缺点？它们对系统效能和资料处理有什么影响？
4. 在数据库设计中，什么情况下需要进行正规化？在什么情况下应该避免正规化？
5. 如何选择正确的正规化级别？什么因素会影响选择？

说明知识

Normalization 和 Denormalization 是关联式资料库中的概念，用来描述资料库中表格的设计。

Normalization 意旨为“正规化”，它是使资料表符合某些特定规则，以减少资料冗余和提高资料表格结构设计的程式；Denormalization 意旨为“去正规化”，这是在资料表中添加重复资讯，以加速特定查询的进行。

举例来说，假设你有一个资料表格，包括以下资料：

Customer

• ID
• Name
• Email
• Phone
• Address

这个资料表格没有正规化，因为它包含数个重复的资料。举例来说，如果同一个顾客有多笔资料，例如他们在不同的地址下喜好不同商品，他们的姓名和电话栏位将会是重复的。这样，你可以考虑建立一个表格专门用来储存顾客资讯，再建立一个表格用来储存他们在每个地址下的订单。这些表格正规化了原始资料，将顾客资讯存储一次，允许您更轻易地编写查询并避免资料冗余。

另一方面，Denormalization 可以用来提高特定查询的性能。举例来说，假设您有一个包含产品，分类和库存的表格，并且您想查询所有库存的内容。在这种情况下，您可以将产品和分类的资料添加到库存表格中，以便这些查询能快速执行。换句话说，Denormalization 可以用来优化查询，即使这意味着增加了一些资料冗余。

总之，Normalization 和 Denormalization 是资料库设计的两个相反的概念，在资料库设计中，需要达到平衡点，以达到资料表格的最佳效能。

条列重点

Normalization:

• 将资料表依照设定的规则进行分解，使每个属性只有单一值，避免资料的重复和不一致性。
• 减少了异动资料的风险，维护资料的一致性和准确性。
• 资料表分散，读取速度较慢，适合于读取量远大于写入量的场合。
• 资料表设计比较规范，避免了资料的冗余和不一致性。

Denormalization:

• 将多个关联表中需要经常查询的资料整合到一张表中，减少多次读取资料的操作，提高查询效率。
• 降低响应时间，提高数据处理的效率。
• 增加冗余数量和复杂度，增加异动资料的风险，维护起来成本较高。
• 资料表设计较为宽松，适合于读写操作需要平衡的场合。

知识测验

1. 请问何谓Normalization(正规化)？列出三种正规化的形式。

答案：Normalization 是一种关系型资料库设计的技术，目的是为了减少重复资料并提高资料库设计的效率和可维护性。三种正规化形式分别是1NF、2NF 和 3NF。

2. 如果资料库中某张表格存在大量重复资料，应该考虑使用哪些正规化形式来解决这个问题？

答案：这表明这张表格不符合3NF限制，可以使用2NF 或 3NF去除重复资料。

3. 请列出两个常见的反规范化(Deormalization)的例子。

答案：1.在资料重复较多的查询上添加冗余栏位，以提高查询效率。2. 藉由合并多张表格，以减少查询中的表格连接数量和提高效率。

4. 什么是冗余栏位，给一个例子说明。

答案：冗余栏位就是多余的资料栏位。比如，在一个订单表中，有一个包含订单总价金额的栏位，如果再在该订单表中添加一个新的栏位，可以计算出每个产品单价的总价金额，那这个新栏位就是一个冗余栏位。

5. 当为了提高系统效率而进行反规范化时，也会带来一些问题，请列出至少两个反规范化可能带来的问题。

答案：1.增加了资料库的复杂度和体积，提高了系统维护成本。2. 如果不小心产生错误或栏位重复，可能会导致数据不一致。