テーブルの正規化 ~テーブルを分割する必要性~

正規化とは何か

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正規化とは、リレーショナルデータベースに矛盾したデータを保持できないようにテーブルを分割することです。

テーブルを適当に作ると色々困ることが出てきます。1つの情報が複数のテーブルに存在して無駄なデータ領域と面倒な更新処理を発生させてしまったり、更新処理のタイムラグによってデータの不整合が発生したり、そもそもデータを登録することができないようなテーブルを作ってしまうことがあります。

これらの問題を解決する方法が正規化になります。正規化は一般的に第１～５正規形がよく知られていますが、通常の業務では第３正規形まで実施することが多いです。

第1正規形

第１正規形の定義は「１つのセルの中には１つの値しか含まない」です。

下記の社員テーブルは、社員ID：00003の部署IDと部署名に２つの値が入っているため、第１正規形を満たしていません。このような場合はテーブルを分割して第１正規形にする必要があります。

・社員テーブル

・社員テーブル（第１正規化後）

・社員明細テーブル（第１正規化後）

このように複数の値が入っている列を別テーブルに分割することで、第１正規形にすることができました。

なぜ１つのセルに複数の値を入れてはいけないかというと、主キーが各列の値を一意に決定できないからです。１つのセルに１つの値であれば、主キーは各列の値を一意に決めることができます。この概念を関数従属性と呼び、「ある列Xの値が決まれば、ある列Yの値も決まる」というもので、例えば正規化後の社員テーブルだと、社員IDが決まれば社員名が決まりますし、年齢も決まります。一方、正規化前の社員テーブルでは社員IDから部署IDと部署名は一意になりません。

第２正規形　部分関数従属

第2正規化で行うことは部分関数従属を解消し、完全関数従属のテーブルにしていくことです。

部分関数従属とはテーブルに主キーが複数ある場合に、主キーの一部に対して従属している非主キー列が存在する状態です。これに対して完全関数従属は、非主キー列が複数の主キー全体に関数従属している状態です。下記のテーブルで確認します。

・社員テーブル

このテーブルの主キーは会社コードと社員IDです。したがって非主キー列はこの主キーに従属する必要がありますが、会社名は主キーの一部である会社コードにのみ従属しています（社員IDが変わろうが、会社名は変わらない）。

これを解消して完全関数従属にしていきます。部分関数従属の解消の仕方もテーブルの分割です。次のように部分関数従属の関係にあるキー列と従属列を独立のテーブルにします。

・社員テーブル（第２正規化後）

・会社テーブル（第２正規化後）

こうすることで、社員テーブルも会社テーブルも全ての非主キー列が主キーに完全関数従属するようになりました。

ではなぜ第２正規形にする必要があるのでしょうか。第２正規化をしないと起こる問題が２つあり、１つ目は正規化前の社員テーブルには社員IDが主キーに含まれているため、社員のいない会社を登録することができません。

2つ目は会社コードと会社名の間違った組み合わせを登録できてしまうことです。例えば｛会社コード：C001、会社名：smallit｝　以外の組み合わせである｛会社コード：C001、会社名：山田商事｝も簡単に登録できてしまいます。

第2正規化をすることで1つ目の問題は会社テーブルに新しく｛会社コード：C003、会社名：山田商事｝と登録することができますし、2つ目の問題も会社テーブルで会社コードと会社名の組み合わせを管理しているので解決できます。

第3正規形　推移的関数従属

第3正規化では推移的関数従属を解消していきます。

第２正規化後の社員テーブルを見てみると、明らかに｛部署コード｝→｛部署名｝の関数従属が存在します。

また、主キーである会社コード、社員IDと部署コードの間にも｛会社コード、社員ID｝→｛部署コード｝となる関数従属が存在します。

全体として、｛会社コード、社員ID｝→｛部署コード｝→｛部署名｝という2段階の関数従属が存在しています。このような関数従属を推移的関数従属と呼びます。

推移的関数従属の何が問題かというと、部署に新しく「品質管理」を作成したい場合、社員IDが主キーであるために、所属する社員がいないと品質管理は作成ができません。立ち上げたばかりの部署で所属の社員が０だったりすることはあるわけで、こういった場合に不都合が発生します。

推移的関数従属の解決方法はこれまでと同じように、テーブルを分割することでそれぞれの関数従属の関係を独立させます。

・社員テーブル

・会社テーブル

・部署テーブル

このように部署テーブルを独立することで全てのテーブルは非主キー列が主キー列に対してのみ従属するようになり、推移的関数従属は解消されました。

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