なぜ正規化が必要か

同じ情報を何度も書くと何が困るのか

こんな表を想像してほしい。従業員 1 人につき 1 行、「氏名 / 部署ID / 部署名 / 部署所在地」を書くタイプの表。 同じ部署に何人か所属していると、その 部署の名前や所在地が人数分だけ何度も書かれる ことになる。

この「同じことを何度も書いている」状態は、ぱっと見は問題なさそうでも、 いざデータを追加 / 変更 / 削除しようとすると 3 種類の困りごとを引き起こす。 これらをまとめて 更新時異常 (update anomalies) と呼ぶ。

• 挿入異常 — 追加したいのに追加できない
• 更新異常 — 一部だけ書き換えて矛盾が起きる
• 削除異常 — 消したい情報と一緒に、消したくない情報も消える

まずは各異常が「実際どんな場面で起きるか」を見てみる。 以下 3 つの図はコマ送りで進められるので、「次へ」を押しながら順に見てほしい。

1. 挿入異常 — 追加したいのに追加できない

2. 更新異常 — 一部だけ書き換えて矛盾が起きる

3. 削除異常 — 消したくない情報も一緒に消える

解決の指針: 「同じ情報は 1 か所にだけ書く」

3 つの異常はいずれも 同じ情報を複数の場所に書いている ことが原因。 逆に言えば、「同じ情報は 1 か所にだけ書く」 と決めれば、これらは自然に解消する。 これが正規化の一番大事な指針で、教科書では「一事実一箇所」(One Fact in One Place) と呼ばれることも多い。

具体的にはどうするか。 「部署」の情報 (部署ID・部署名・所在地) は本来「部署ごとに 1 つ」の情報なので、部署テーブルを別に作って部署の情報はそこにだけ書く。 従業員テーブルには「どの部署か」を示す 部署ID だけを持たせて、 部署の詳細を知りたい時は部署テーブルを見に行けばいい。

部署の名前も所在地も「D01 は営業部で東京」「D02 は開発部で大阪」と、それぞれ 1 か所にしか書かれていない。 従業員テーブルには 部署ID という参照だけが残る。

こうすると:

• 更新異常が消える: 部署名を変える時は部署テーブルの 1 行を書き換えるだけで全従業員の表示に反映される。「一部だけ書き換わって矛盾」が起きようがない。
• 挿入異常が消える: 従業員が 1 人もいない新部署も、部署テーブルに 1 行足せば登録できる。
• 削除異常が消える: 従業員が全員辞めても、部署の情報は部署テーブルに残っているので消えない。

正規化はこの指針を「機械的に」進める手順

「同じ情報を 1 か所に書く」と言われても、実際どうテーブルを分ければいいか迷う。 そこで先人たちは、「どの列がどの列を決めているか」という関係 (関数従属性) を見れば機械的に分割できる、という手順を作った。 これが 第1正規形・第2正規形・第3正規形と呼ばれる正規化の各ステップ。

実務では 第3正規形まで 進めれば十分とされることが多い。 それより先 (BCNF・4NF・5NF) は現実の業務モデルでは滅多に問題にならないため、まずは 3NF を目標にすればいい。 逆に、性能上の理由で「わざと同じ情報を書いておく」判断もあり、これを非正規化 と呼ぶ。