Was ist Normalisierung und Denormalisierung im Kontext der Arbeit mit Datenbanken?

Normalisierung ist der Prozess der Organisation von Daten in einer Datenbank, um Redundanz zu verringern und die Datenintegrität zu verbessern. Denormalisierung ist der Prozess, bei dem redundante Daten in die Datenbank eingefügt werden, um die Abfrageleistung zu verbessern.

Normalisierung:

• Prinzipien: Eliminierung von sich wiederholenden Gruppen, Abhängigkeiten zwischen nicht verbundenen Attributen.
• Normalformen (Hauptformen):
  • 1NF (Erste Normalform): Atomare Werte in Spalten, keine wiederholenden Gruppen.
  • 2NF (Zweite Normalform): In 1NF + keine partiellen Abhängigkeiten.
  • 3NF (Dritte Normalform): In 2NF + keine transitiven Abhängigkeiten.
  • Boyce-Codd-Normalform (BCNF): Strengere Version von 3NF.
• Vorteile:
  • Reduzierung der Datenredundanz (Platzersparnis).
  • Verbesserung der Datenkonsistenz.
  • Vereinfachung der Datenmodifikation (Einfügen, Aktualisieren, Löschen).
• Nachteile:
  • Erhöhung der Anzahl der Tabellen.
  • Notwendigkeit, Tabellen zu verbinden, um vollständige Informationen zu erhalten (JOINs), was die Abfrageleistung verringern kann.

Denormalisierung:

• Prinzipien: Bewusstes Verletzen der Normalisierungsregeln, um die Lesegeschwindigkeit der Daten zu erhöhen.
• Typische Techniken:
  • Daten duplizieren (z.B. den Namen des Produkts in der Bestelltabelle speichern).
  • Tabellen zusammenführen.
  • Vorabberechnung von aggregierten Werten.
• Vorteile:
  • Erhöht die Abfrageleistung (insbesondere SELECT).
  • Reduziert die Anzahl der JOINs.
  • Kann für Berichte und OLAP-Systeme nützlich sein.
• Nachteile:
  • Erhöhung der Datenredundanz (Platzverlust).
  • Risiko inkonsistenter Daten.
  • Erschwernis bei Datenmodifikationen (Notwendigkeit, Daten an mehreren Stellen zu aktualisieren).

Die Wahl zwischen Normalisierung und Denormalisierung hängt von der Spezifik der Anwendung, Prioritäten (Datenintegrität oder Leistung) und der Art der Abfragen ab. Normalerweise wird die Normalisierung bei OLTP-Systemen (Online-Transaktionen) angewendet und die Denormalisierung bei OLAP-Systemen (analytische Verarbeitung) oder in kritischen Leistungsbereichen von OLTP.