Проектирование базы данных - очень важная фаза в жизненном цикле базы данных, которая предшествует всем фазам за исключением сбора и анализа требований к данным. Если проектирование базы данных выполнено чисто интуитивно без какого-либо плана, то, скорее всего, результирующая база данных не будет соответствовать требованиям пользователя, касающимся ее производительности. Другим последствием плохого проектирования базы данных является чрезмерная избыточность данных, что само по себе имеет два неприятных момента: существование аномалий данных и неоправданно большой объем занимаемого дискового пространства.
Нормализация данных - это процесс, в результате выполнения которого существующие таблицы базы данных проверяются на наличие зависимостей между столбцами таблицы. Если такие зависимости существуют, то таблица реструктурируется, разделяется, на несколько таблиц (обычно две), которые устраняют любые зависимости между столбцами. Если одна из этих сгенерированных таблиц все еще содержит зависимости данных, то процесс нормализации должен повторяться, пока не будут устранены все зависимости.
Процесс устранения избыточности данных в таблицах основывается на теории функциональных зависимостей. Функциональная зависимость означает, что при использовании известного значения одного столбца соответствующее значение другого столбца всегда может быть однозначно определено. (То же самое истинно и для групп столбцов.) Функциональная зависимость между столбцами А и В обозначается как А->В; это указывает, что значение столбца А всегда может быть использовано для определения соответствующего значения столбца В («В функционально зависит от А»).
Пример 1.1 показывает функциональную зависимость между двумя атрибутами таблицы employee в базе данных sample.
При наличии уникального значения номера служащего можно получить фамилию служащего (и все другие соответствующие атрибуты). (Такой вид функциональной зависимости, когда столбец зависит от первичного ключа таблицы, называется тривиальной функциональной зависимостью.)
Другой вид функциональной зависимости называется многозначной зависимостью. В отличие от только что описанной тривиальной функциональной зависимости многозначная зависимость задается для многозначных атрибутов. Это означает, что при использовании известного значения одного атрибута (столбца) может быть однозначно определен набор значений другого соответствующего многозначного атрибута. Многозначная зависимость обозначается как →→.
Пример 1.2 демонстрирует многозначную зависимость, которая поддерживается между двумя атрибутами объекта book.
Значение ISBN в книге всегда определяет характеристики всех ее авторов. Поэтому атрибут Authors многозначно зависит от атрибута isbn.