نرمال سازی ( Normalization ) یا به تعبیری هنجار سازی فرآیندی است در رابطه با بانک های اطلاعاتی که با دو هدف عمده زیر انجام می شود :
کاهش افزونگی اطلاعات ، به این معنی که اطلاعات فقط در یک مکان (جدول) ذخیره و در تمام بانک با استفاده از روابط منطقی تعریف شده (RelationShip) قابل دسترسی باشد .
حفظ یکپارچگی اطلاعات ، به این معنی که اعمال تغییرات بر روی اطلاعات ( نظیر ایجاد ، بهنگام سازی و حذف ) در یک مکان انجام و به دنبال آن آثار تغییرات در تمام بانک مشاهده گردد . برای روشن شدن مفهوم یکپارچگی بد نیست به مثال ذیل توجه نمائید :
فرض کنید در یک بانک اطلاعاتی دارای دو موجودیت کتاب و نویسنده باشیم . هر یک از موجودیت های فوق دارای المان های اطلاعاتی (Attribute) مختص به خود می باشند . به عنوان نمونه موجودیت "کتاب" دارای المان اطلاعاتی نام نویسنده و موجودیت "نویسنده " دارای المان های اطلاعاتی متعددی نظیر نام نویسنده ، آدرس نویسنده و ... باشد . در صورتی که در موجودیت "کتاب" یک رخداد (رکورد) ایجاد نمائیم بدون اینکه نام نویسنده آن را در موجودیت "نویسنده" ایجاد کرده باشیم ، دچار یک ناهمگونی اطلاعات خواهیم شد .
با توجه به اهداف فوق می توان گفت که فرآیند نرمال سازی از ناهنجاری های بوجود آمده به دلیل بروز تغییرات در بانک جلوگیری خواهد نمود . با اعمال فرآیند نرمال سازی ، یک بانک اطلاعاتی کارآ و مطمئن را خواهیم داشت .
فرآیند نرمال سازی ، فرم های متفاوتی دارد که انواع متداول آن به شرح ذیل است :
فرم اول نرمال سازی 1NF
فرم دوم نرمال سازی 2NF
فرم سوم نرمال سازی 3NF
فرم بویس کد نرمال سازی BCNF
فرم چهارم نرمال سازی 4NF
فرم اول نرمال 1NF
موجودیت و یا جدولی در فرم اول نرمال است که تمامی المان های اطلاعاتی آن ( منظور Attribute است ) یکتا و یا اصطلاحا" atomic باشند . برای روشن شدن این موضوع فرض کنید دارای موجودیتی با نام "فاکتور فروش " باشیم .
فاکتور فروش
شماره فاکتور(کلید اصلی)
تاریخ فاکتور
کد مشتری
نام مشتری
کالای 1
تعداد کالای 1
قیمت واحد کالای 1
.
.
.
کالای n
تعداد کالای n
قیمت واحد کالای n
با مشاهده موجودیت فوق متوجه این موضوع خواهیم شد که المان های کالا ، تعداد کالا و قیمت واحد کالا بیش از یک مرتبه در موجودیت وجود داشته و اصطلاحا" یک گروه تکرار را تشکیل می دهند . برای اجرای مدل فیزیکی این موجودیت ناچار خواهیم بود در طراحی جدول آرایه ای به طول ثابت ( به عنوان نمونه با ده عضو ) تعریف و در آن به ترتیب کالای 1 تا 10 را تعریف نمائیم .
مشکل : طراحی فوق ما را با دو مشکل عمده روبرو خواهد ساخت : اول این که کارائی بانک اطلاعاتی پائین خواهد آمد (اگر در آینده تعداد کالاهای فاکتور فروش بیش از 10 کالا باشد ، آنگاه مجبور خواهیم بود طراحی جدول مربوطه و متعاقب آن نرم افزارهائی که از آن استفاده می کنند را تغییر دهیم ) و مشکل دوم این که بسیاری از فاکتورها لزوما" دارای 10 کالا نیستند و بنابراین محتوی بسیاری از فیلدها در جدول فوق خالی (دارای ارزش Null) خواهد ماند و حجم زیادی از فضای دیسک هدر خواهد رفت .
راه حل : برای حل این مشکل کافی است تمامی گروه های تکرار و یا آرایه ها را از موجودیت خارج کرده و به موجودیت دیگری منتقل نمائیم . در چنین مواردی ، کلید اصلی موجودیت اول را به عنوان بخشی از کلید اصلی موجودیت جدید قرار داده و با تلفیق یکی دیگر از آیتم های اطلاعاتی موجودیت جدید که تضمین کننده یکتا بودن رکوردهای آن موجودیت ( جدول ) است ، کلید اصلی موجودیت ایجاد می گردد . بدین ترتیب ، یک ارتباط بین موجودیت پدر و فرزند بر اساس کلید اصلی موجودیت پدر برقرار خواهد شد .
مجددا" به موجودیت "فاکتور فروش " مثال قبل پس از تبدیل به فرم اول نرمال توجه نمائید :
ردیف های فاکتور فروش
ارتباط بین موجودیت پدر و فرزند بر اساس کلید اصلی موجودیت پدر
(فاکتور فروش)
فاکتور فروش
شماره فاکتور(قسمت اول کلید اصلی)
کالا (قسمت دوم کلید اصلی)
تعداد
قیمت واحد
شماره فاکتور(کلید اصلی)
تاریخ فاکتور
کد مشتری
نام مشتری
به طور خلاصه می توان گفت که هدف از فرم اول نرم سازی حذف گروه های تکرار و آرایه ها از موجودیت یا جدول است . فرآیند فوق ، می بایست بر روی تمامی موجودیت های بانک اطلاعاتی اعمال گردد تا بتوان گفت بانک اطلاعاتی نرمال شده در فرم اول است .
فرم دوم نرمال 2NF
موجودیتی در فرم دوم نرمال است که اولا" در فرم اول نرمال باشد و ثانیا" تمامی آیتم های (Attribute) غیر کلیدی آن وابستگی تابعی به تمام کلید اصلی موجودیت داشته باشند نه به بخشی از آن .همانگونه که از تعریف فوق استنباط می گردد ، فرم دوم نرمال سازی در خصوص موجودیت هائی بررسی و اعمال می شود که دارای کلید اصلی مرکب هستند ( بیش از یک جزء ) . بنابراین در مثال فوق موجودیت "فاکتور فروش " به خودی خود در فرم دوم نرمال است ولی موجودیت "ردیف های فاکتور فروش " که دارای کلید اصلی مرکب است ، نیاز به بررسی دارد .
مشکل : در صورتی که موجودیت در فرم دوم نرمال نباشد ، آنگاه با تغییر اطلاعات قسمت های غیروابسته به تمام کلید ، این تغییرات در یک رکورد اعمال می شود ولی تاثیری بر روی سایر رکوردها و یا جداول نخواهد داشت . در مثال فوق با تغییر محتوی قیمت واحد در موجودیت "فاکتور فروش " ، قیمت واحد کالا در یک فاکتور فروش اصلاح می گردد اما در سایر فاکتورها اعمال نخواهد شد .
راه حل : برای حل این مشکل کافی است موجودیت جدیدی ایجاد نمائیم و کلید اصلی آن را برابر با آن بخش از کلید اصلی موجودیت مورد بررسی که دارای المان های وابسته به آن است قرار دهیم ، سپس تمام المان های اطلاعاتی وابسته تابعی به این کلید را از موجودیت مورد بررسی خارج کرده و به موجودیت جدید منتقل نمائیم . در این حالت بین موجودیت جدید ایجاد شده و موجودیت نرمال شده ، بر اساس کلید اصلی موجودیت جدید ایجاد شده یک ارتباط پدر فرزندی تعریف خواهد شد . دقت کنید که بر عکس نرمال سازی فرم اول ، در این جا موجودیت موردبررسی فرزند بوده و موجودیت جدید پدر خواهد بود .
به مثال فوق برمی گردیم و فرم دوم نرمال سازی را بر روی آن اعمال می نمائیم . موجودیت "فاکتور فروش" دارای کلید مرکب نیست پس در فرم دوم نرمال بوده و نیاز به بررسی ندارد ، اما موجودیت "ردیف های فاکتور فروش" نیاز به بررسی دارد . در این موجودیت آیتم اطلاعاتی "قیمت واحد" وابستگی تابعی به آیتم کالا دارد که بخشی از کلید است نه کل کلید ، پس لازم است تا این موجودیت را تبدیل به فرم دوم نرمال نمائیم . بدین منظور موجودیتی به نام "کالا" ایجاد کرده ، کلید اصلی آن را برابر کالا قرار داده و آیتم قیمت واحد را از موجودیت ردیف های فاکتور فروش خارج نموده و به این موجودیت منتقل می نمائیم.