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資料庫簡介
資料正規化
何謂正規化
將表格細分成多個更小的表格，直到每個表格只描述一種事實為止，這一連串的調整過程就稱為資料正規化（Normalization）。
目的
正規化的目的何在？簡單的說就是要將資料的重覆性降至最低（避免資料重複的狀況發生）。倘若在不同的表格中都有學生的姓名時，一旦有個學生改名了，則必須同步更改多個表格的內容；修改的過程中若稍有遺漏，有些資料沒更正，就會發生不一致的狀況。因此，避免資料重複是相當重要的。
步驟
第一正規化（First Normal Form，簡稱 1NF。由 E. F. Codd 提出）
第二正規化（Second Normal Form，簡稱 2NF。由 E. F. Codd 提出）
第三正規化（Third Normal Form，簡稱 3NF。由 E. F. Codd 提出）
Boyce/Codd 正規化（Boyce/Codd Normal Form，簡稱 BCNF。由 R. F. Boyce 與 E. F. Codd 共同提出）
第四正規化（Fourth Normal Form，簡稱 4NF。由 R. Fagin 提出）
第五正規化（Fifth Normal Form，簡稱 5NF。由 R. Fagin 提出）
實例探討
假設我們將要設計一個成績單郵寄列印系統，需要學號、地址、郵遞區號、學科代碼與各科成績等資料，而初步搜集到的原始資料如下表所示：
Stu_no City ZIP Subject_no, Score 75312 台中市 400 (S5302, 89), (S5345, 90), (S8005, 78), (S3581, 80), (M1201, 65), (M5251, 95) 75524 高雄市 800 (S5302, 88) 75302 高雄縣 830 (S5302, 98), (S5345, 90), (S3581, 84), (M5251, 85)
接下來，我們將依序探討 1NF, 2NF 與 3NF 的過程。
第一正規化（First Normal Form）
條件
第一正規化的表格最重要的是能滿足「每個欄位只能含有一個值」這個條件。
正規化
原始表格：
Stu_no City ZIP Subject_no, Score 75312 台中市 400 (S5302, 89), (S5345, 90), (S8005, 78), (S3581, 80), (M1201, 65), (M5251, 95) 75524 高雄市 800 (S5302, 88) 75302 高雄縣 830 (S5302, 98), (S5345, 90), (S3581, 84), (M5251, 85)
在正規化之後，我們將表格命名為 A：
《A》 Stu_no City ZIP Subject_no Score 75312 台中市 400 S5302 89 75312 台中市 400 S5345 90 75312 台中市 400 S8005 78 75312 台中市 400 S3581 80 75312 台中市 400 M1201 65 75312 台中市 400 M5251 95 75524 高雄市 800 S5302 88 75302 高雄縣 830 S5302 98 75302 高雄縣 830 S5345 90 75302 高雄縣 830 S3581 84 75302 高雄縣 830 M5251 85
結果探討
在同一學生只能選修同科目一次的條件下，「Stu_no」加上「Subject_no」可以做為 A 的主鍵（Primary key）。我們以下圖來說明主鍵與其他欄位之間在功能上的相依關係（Functional Dependency）：
在 A 之中係以（Stu_no, Subject_no）為 Primary key，但從上圖看來，有三項「功能相依」關係是錯誤的（如紅線所示），City 與 ZIP 的值與 Subject_no 絲毫無關。
在這樣的架構下，將產生下列問題： 　 　 無法單獨新增一筆學生資料。因為 Subject_no 是 Primary key 之一，不能為空值（Null）；因此，一個未修習任何課程學生的資料，將無法寫入 A。 　 無法單獨刪除一筆成績資料。如果我們打算刪除（75524, S5302）這筆資料的話，該生的地址資料也將一併消失。 　 需要同步異動的資料太多。假如 75312 這個學生搬家了，那麼我們得異動其中的 6 筆紀錄。
因此，我們得繼續進行 2NF。
第二正規化（Second Normal Form）
條件
一個表格必須滿意第一正規化的條件，並且非主鍵的欄位都要對主鍵有「完全地功能性相依（Fully Functional Dependency）」關係，才能算是達到第二正規化。
正規化
已合乎 1NF 的表格 A：
Stu_no City ZIP Subject_no Score 75312 台中市 400 S5302 89 75312 台中市 400 S5345 90 75312 台中市 400 S8005 78 75312 台中市 400 S3581 80 75312 台中市 400 M1201 65 75312 台中市 400 M5251 95 75524 高雄市 800 S5302 88 75302 高雄縣 830 S5302 98 75302 高雄縣 830 S5345 90 75302 高雄縣 830 S3581 84 75302 高雄縣 830 M5251 85
在正規化之後，我們將表格 A 一分為二，並分別命名為 B1 與 B2：
《B1》 Stu_no City ZIP 75312 台中市 400 75524 高雄市 800 75302 高雄縣 830 《B2》 Stu_no Subject_no Score 75312 S5302 89 75312 S5345 90 75312 S8005 78 75312 S3581 80 75312 M1201 65 75312 M5251 95 75524 S5302 88 75302 S5302 98 75302 S5345 90 75302 S3581 84 75302 M5251 85
結果探討
在經過 2NF 之後，先前的「無法單獨新增一筆學生資料」與「無法單獨刪除一筆成績資料」的問題都解決了。我們再看看 B1 與 B2 各欄位和主鍵之間在功能上的相依關係（Functional Dependency）：
在一個表格中，如果某一欄位值可決定其他欄位值；而這些欄位中又存在某一欄位可以決定剩餘欄位的值，稱為「遞移相依性（Transitive Dependency）」。若有此一情況發生，在異動資料時，可能會造成其他資料不一致的現象。
在 B1 之中便有「遞移相依性」關係存在：B1.Stu_no -> B1.City 且 B1.City -> B1.ZIP 。
在這樣的架構下，將產生下列問題： 　 　 無法單獨新增一筆縣市資料。因為 Stu_no 是 Primary key，不能為空值（Null）；因此，若無任何學生居住的某個縣市，其郵遞區號資料將無法被事先建立。 　 無法單獨刪除一筆學生資料。如果我們打算刪除 75524 這筆資料的話，該生所在的高雄市郵遞區號資料也將一併消失。 　 仍有需要同步異動的資料。假如台中市的郵遞區號修改了，且住在該地區的學生又不只一位時，那麼我們又得異動多筆紀錄了。
因此，我們還得繼續進行 3NF。
第三正規化（Third Normal Form）
條件
一個表格必須滿意第二正規化的條件，並且消除「遞移相依」現象，意即非主鍵的欄位之間沒有「完全地功能性相依」關係，才能算是達到第三正規化。
正規化
已合乎 2NF 的表格 B1：
Stu_no City ZIP 75312 台中市 400 75524 高雄市 800 75302 高雄縣 830
在正規化之後，我們將表格 B1 再度一分為二，並分別命名為 C1 與 C2：
《C1》 Stu_no City 75312 台中市 75524 高雄市 75302 高雄縣 《C2》 City ZIP 台中市 400 高雄市 800 高雄縣 830
結果探討
在經過 3NF 之後，先前的「無法單獨新增一筆縣市資料」與「無法單獨刪除一筆學生資料」的問題都解決了，需要同步異動大量資料的情況似乎也不復存在了。我們再以表格與欄位間的相依關係來看看正規化的結果：
《C1》 Stu_no City 75312 台中市 75524 高雄市 75302 高雄縣 《C2》 City ZIP 台中市 400 高雄市 800 高雄縣 830 《B2》 Stu_no Subject_no Score 75312 S5302 89 75312 S5345 90 75312 S8005 78 75312 S3581 80 75312 M1201 65 75312 M5251 95 75524 S5302 88 75302 S5302 98 75302 S5345 90 75302 S3581 84 75302 M5251 85
一般表格進行至第三正規化時，多半沒有什麼狀況了；倘若仍有異常狀況發生，則需繼續進行 BCNF，甚至於 4NF 與 5NF，關於這個部份請自行參閱相關書籍。
正規化只是建立資料表的原則，而非鐵律。切莫因為過度正規化，反而導致資料存取的效率下降。有時在優先考量執行效率的前提下，我們還必須做適當的反正規化（Denormalize）。
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