【データベース】第１正規化～第5正規化、ボイスコッド正規化例

データベーススペシャリストを勉強するにあたって、ボイスコッド正規形、第4正規形、第5正規形の理解に苦しんだので、自分なりにまとめておきたいと思います。

第１正規形

まず、非正規形というのは繰り返し項目が含まれているテーブルのことです。

下の表のように、商品番号、商品名などの商品明細部分に複数値が含まれており繰り返し項目になっていることが分かります。

第１正規形はすべての属性が単一値になっているテーブルのことです。

つまり上記の表から繰り返し項目を削除し以下の表にすればよいことになります。

第２正規形

第２正規形の条件は第１正規形であること、部分関数従属が含まれていないことです。

部分関数従属とは、候補キーの一部から非キー属性が導かれる場合になります。

反対に完全関数従属とは、候補キーすべてから非キー属性が導かれることを言います。

ここで候補キーとは、一行を特定できる最小の組のことです。主キーも候補キーの一つです。

また、非キー属性とは、候補キー以外の属性のことです。

表２の場合だと、候補キーは｛伝票番号、商品番号｝となりますが、商品名は候補キーの一部である商品番号から導かれてしまいます。

つまり部分関数従属を含んでいます。

部分関数従属を排除すると、以下のようになります。

売上明細のテーブルと商品テーブルに分割することで、部分関数従属をテーブルから排除しました。

ボイスコッド正規形（第3.5正規形）

ボイスコッド正規形とはすべての関係が自明な関数従属性であるか、決定項がスーパーキーとなるテーブルのことです。

ここで自明な関数従属性とは、｛伝票番号、商品番号｝→伝票番号、｛伝票番号、商品番号｝→商品番号のように部分集合に対して当たり前に成立する関係のことです。

また、決定項とはX→Yの関係が成立するとき決定する側のXのことです。

スーパーキーとは、一行を特定できる組のことです。極小でなくてよいので候補キーもスーパーキーに含みます。

この表の条件として学生は複数科目を受講でき、講師は１つの科目を担当するが、１つの科目には複数の講師がいるものとします。

表６の場合、主キーは｛学生、科目｝となりますが、講師は担当する科目が決まっているので
｛講師｝→｛科目｝の関係が成立し決定項がスーパーキーでない関係を含んでいます。

これを解消すると、以下のようになります。

受講テーブルと講師テーブルに分割することでボイスコッド正規形とすることができます。

しかしボイスコッド正規形では、分解により一部失われるデータが発生する場合があります。

上記の例だと、｛学生、科目｝→講師の情報が失われているので田中が数学を数学太郎か数学次郎のどちらの講師から受講していたのか分からなくなってしまっています。

第４正規形

第４正規形とは、ボイスコッド正規形であり複数の多値従属性を含まないテーブルのことです。

ここで多値従属性とは、属性Xが１つ決まれば、属性Yが１つ以上決まる性質のことです。

表８では、｛社員、趣味、資格｝を主キーとしていますが、｛社員｝が決まると｛趣味｝と｛資格｝の２つの２つの属性がそれぞれ複数決定されることとなります。

複数の多値従属性が存在しているので、これを排除すれば第４正規形となります。

第５正規形

第５正規形とは、ボイスコッド正規形であり結合従属性を含まないテーブルのことです。

ここで結合従属性とは、多値従属性が２つに分解できるのに対してそれ以上に分解できる場合のことです。

表９の場合、｛支店｝→｛在庫商品｝、｛支店｝→｛メーカー｝、｛在庫商品｝→｛メーカー｝と３つの関係を含んでいるので３分解可能になります。

このように分解することで、これ以上複数個の関係に分解できないので第５正規形となります。

まとめ

今回は、第１正規化～第5正規化の例をまとめました。

正直、ボイスコッド正規形、第４正規形、第５正規形は初めて知りましたがあまり業務での使用頻度は多くなさそうです。

参考文献

データベーススペシャリスト２０２０年版　ITのプロ４６著　翔泳社