Relacyjne bazy danych i normalizacja (1NF–3NF)

Relacyjna baza danych przechowuje dane w postaci tabel (relacji), gdzie każdy wiersz to rekord, a każda kolumna to atrybut. Tabele można ze sobą łączyć dzięki kluczom — to pozwala uniknąć powielania danych i utrzymać ich spójność.

2. Klucz główny i klucz obcy

CREATE TABLE Klasy ( id_klasy INTEGER PRIMARY KEY, nazwa VARCHAR(10) ); CREATE TABLE Uczniowie ( id_ucznia INTEGER PRIMARY KEY, imie VARCHAR(50), nazwisko VARCHAR(50), id_klasy INTEGER, FOREIGN KEY (id_klasy) REFERENCES Klasy(id_klasy) );

3. Normalizacja — dlaczego dzielimy dane na tabele?

Pojęcie	Definicja	Przykład
Klucz główny (PK)	Unikalny identyfikator każdego wiersza w tabeli	`id_ucznia` w tabeli Uczniowie
Klucz obcy (FK)	Kolumna wskazująca na klucz główny innej tabeli — buduje relację	`id_klasy` w tabeli Uczniowie, wskazujący na tabelę Klasy

Normalizacja to proces eliminowania redundancji (powielania) danych i anomalii przy ich modyfikacji, poprzez organizowanie danych w tabele według określonych reguł zwanych postaciami normalnymi.

Przykład złego projektu (bez normalizacji)

Jedna tabela: Zamowienie(id, klient, adres_klienta, produkt1, produkt2, produkt3). Problemy: adres klienta powtarza się w każdym zamówieniu (redundancja), a sztywna liczba kolumn na produkty ogranicza zamówienie do 3 pozycji.

1NF (pierwsza postać normalna)

Każda komórka zawiera dokładnie jedną, atomową wartość (żadnych list w jednej komórce, żadnych powtarzających się grup kolumn jak produkt1, produkt2, produkt3).

2NF (druga postać normalna)

Spełnia 1NF, a dodatkowo każdy atrybut niekluczowy zależy od całego klucza głównego (dotyczy tabel z kluczem złożonym z kilku kolumn).

3NF (trzecia postać normalna)

Spełnia 2NF, a dodatkowo żaden atrybut niekluczowy nie zależy od innego atrybutu niekluczowego (eliminujemy zależności przechodnie). Np. jeśli tabela Uczniowie zawiera nazwa_klasy zależną od id_klasy, a nie bezpośrednio od klucza głównego ucznia — wydzielamy osobną tabelę Klasy.

4. Przykład: od jednej tabeli do 3NF

-- PRZED normalizacją (redundancja: nazwa_klasy powtarza się) Uczniowie(id_ucznia, imie, nazwisko, id_klasy, nazwa_klasy, wychowawca) -- PO normalizacji do 3NF: dwie osobne tabele Uczniowie(id_ucznia, imie, nazwisko, id_klasy) Klasy(id_klasy, nazwa_klasy, wychowawca)

5. Ćwiczenia praktyczne

Ćwiczenie 1 — zaprojektuj schemat

Zaprojektuj (na kartce lub w SQL) schemat relacyjnej bazy danych dla wypożyczalni książek: książki, czytelnicy, wypożyczenia. Każda książka może być wypożyczona wielokrotnie przez różnych czytelników — zaprojektuj tabele tak, by uniknąć redundancji (3NF).

Ksiazki(id_ksiazki, tytul, autor)
Czytelnicy(id_czytelnika, imie, nazwisko)
Wypozyczenia(id_wypozyczenia, id_ksiazki, id_czytelnika, data_wypozyczenia, data_zwrotu)

Ćwiczenie 2 — znajdź błąd normalizacji

Dana jest tabela Zamowienia(id_zamowienia, id_klienta, imie_klienta, produkt, cena_produktu). Wskaż, która postać normalna jest złamana i zaproponuj poprawę.

Sprawdź wiedzę

1. Do czego służy klucz obcy (FK) w relacyjnej bazie danych?

Do szyfrowania danych w tabeli Do wskazania powiązania z kluczem głównym innej tabeli Do sortowania rekordów

2. Która postać normalna wymaga, aby każda komórka zawierała pojedynczą, atomową wartość?

1NF 2NF 3NF

3. Czego dotyczy 3NF?

Eliminacji zależności przechodnich między atrybutami niekluczowymi Wymogu, by tabela miała co najmniej 3 kolumny Sortowania danych alfabetycznie

1. Czym jest relacyjna baza danych?