Cosa si intende per Terza Forma Normale (3NF)?

Immagina di lavorare con un database massiccio e non strutturato pieno di informazioni ripetute e ridondanti. Ogni aggiornamento o cancellazione diventa un potenziale disastro, rischiando errori e inconsistenze. La terza forma normale (3NF) è un metodo comprovato di normalizzazione del database per evitare questo caos. Implementare la 3NF pulisce la struttura dei tuoi dati, garantendo che sia efficiente, organizzata e priva di ridondanze non necessarie.

In questo articolo, esploreremo come funziona la 3NF, perché è preziosa e come puoi metterla in pratica. Confronteremo anche la 3NF con altre forme e impareremo quando utilizzare ciascuna. Tutti possono trarre vantaggio dall’apprendere di più su queste strutture, ma questa conoscenza è particolarmente preziosa se sei un progettista di database o un data scientist, poiché può semplificare significativamente il tuo lavoro e mantenere affidabili i tuoi database. Se sei interessato al design dei database nel complesso, dai un’occhiata al nostro corso completo su Design dei Database.

Definizione della Terza Forma Normale (3NF)

La terza forma normale è un concetto chiave della normalizzazione del database che rimuove le dipendenze indesiderate. La 3NF si basa sulla prima forma normale (1NF) e sulla seconda forma normale (2NF), il che significa che eredita le loro regole: la 1NF richiede valori atomici (indivisibili) in ogni cella, e la 2NF rimuove le dipendenze parziali su una chiave primaria composta. La 3NF va oltre rimuovendo le dipendenze transitiva, una situazione in cui gli attributi non chiave dipendono indirettamente dalla chiave primaria.

Concentrandosi su questo, la 3NF garantisce che ciascuna colonna non chiave in una tabella sia direttamente legata alla chiave primaria e a nient’altro. In termini più pratici, la 3NF aiuta a minimizzare la ridondanza e ad evitare anomalie durante l’inserimento, l’aggiornamento o l’eliminazione dei dati.

Negli anni ’70, Edgar F. Codd introdusse la 3NF per formalizzare le condizioni per ottenere una struttura di database completamente normalizzata. Una riformulazione di Carlo Zaniolo qualche anno dopo fornì una spiegazione più chiara della differenza tra la “classica” 3NF e la forma normale di Boyce-Codd più restrittiva (BCNF). Non preoccuparti troppo della BCNF per ora, torneremo su questo argomento più avanti.

Comprensione delle condizioni per la Terza Forma Normale

Quindi, cosa serve esattamente per raggiungere la 3NF? Perché una tabella possa qualificarsi, deve soddisfare alcune condizioni:

• Essere in 2NF: Questo significa che è già atomico, senza gruppi ripetuti e senza dipendenze parziali su eventuali chiavi composite.

La 3NF include la 2NF e la 1NF. Immagine dell’autore

• Nessuna dipendenza transitiva: Questa regola è fondamentale. In una tabella 3NF, qualsiasi colonna non chiave dipende esclusivamente dalla chiave primaria, non indirettamente attraverso un’altra colonna non chiave.

Diamo un’occhiata a cosa significa praticamente questo.

Scomposizione delle tabelle per raggiungere la 3NF

Attraversiamo il processo di scomposizione delle tabelle per raggiungere la 3NF. Utilizzeremo alcuni dati di esempio dei corsi di DataCamp per illustrare ogni passaggio.

Passo 1: Identificare le dipendenze trasitive

Per iniziare, cercheremo eventuali attributi in una tabella che dipendono indirettamente dalla chiave primaria. Come regola generale, se un attributo dipende da qualcosa diverso dalla chiave primaria, ciò indica una dipendenza transitiva. Questo è un segno che potrebbe essere il momento di dividere la tabella.

Dai un’occhiata alle tre tabelle qui sotto. Quale di esse ha una dipendenza transitiva?

Tabella 1: Corso

Tabella 2: Istruttore

In questa tabella, Nome del corso dipende da ID del corso, ma non direttamente da ID dell’iscrizione (la chiave primaria). Questa dipendenza indiretta rende Nome del corso una dipendenza transitiva.

Passaggio 2: Separare i dati in nuove tabelle

Per affrontare la dipendenza transitiva, divideremo la Tabella 1 in due tabelle. Ogni tabella si concentrerà sui dati direttamente dipendenti.

Tabella delle iscrizioni rivista

Tabella dei corsi

Con questa decomposizione, le tabelle soddisfano ora i requisiti della 3NF, eliminando la ridondanza e garantendo che ciascuna tabella memorizzi solo informazioni direttamente rilevanti.

Se desideri metterti alla prova e creare i tuoi database, dai un’occhiata al nostro corso Creazione di database PostgreSQL. Se sei un po’ più avanzato, potresti provare Introduzione alla modellazione dei dati in Snowflake, che tratta concetti come la modellazione entità-relazione e dimensionale.

Vantaggi e Limitazioni dell’Utilizzo della Terza Forma Normale

Allora, perché sforzarsi tanto per raggiungere la 3NF? Ecco i principali vantaggi:

• Miglioramento dell’integrità dei dati: Eliminando le dipendenze transitive, la 3NF aiuta a garantire che gli aggiornamenti e le eliminazioni non portino a dati in conflitto o obsoleti tra le tabelle.
• Riduzione della ridondanza: Meno ridondanza significa che il tuo database è più facile da mantenere e l’uso dello storage è ridotto.
• Mantenimento dei dati più semplice: Mantenere informazioni simili in tabelle dedicate rende più semplice aggiornare i record senza dover rintracciare voci ridondanti.

Detto ciò, mentre le strutture in 3NF supportano l’accuratezza dei dati, possono anche portare a dati più segmentati, talvolta rendendo le query complesse più lente a causa di ulteriori join delle tabelle. Nei casi in cui la necessità di velocità supera la necessità di normalizzazione, BCNF o 4NF potrebbero essere opzioni più pratiche. Confronto: Forme Normali di Boyce-Codd (BCNF) e Prima, Seconda e Terza

Forme Normali di Primo, Secondo e Terzo Livello: Differenze

Diamo uno sguardo alle differenze delle forme.

Tabella di confronto: Primo, Secondo e Terzo livello delle forme normali

Ecco una tabella di confronto per aiutarti a comprendere i requisiti di 1NF, 2NF e 3NF.

BCNF è una forma “più rigorosa” della 3NF che elimina ulteriormente le anomalie che sorgono con le chiavi candidate sovrapposte. Può essere particolarmente utile nei casi complessi in cui la 3NF da sola non elimina completamente le dipendenze. BCNF si applica quando un attributo non principale dipende da un attributo che fa parte di una chiave candidata composta. So che sembra complesso, quindi vediamolo con un esempio.

Struttura attuale (in 3NF)

Dopo la decomposizione per ottenere la 3NF, avevamo queste due tabelle:

Tabella degli iscrizioni

Tabella dei corsi

Introduzione di un nuovo requisito

Adesso, aggiungiamo un nuovo attributo a Corsi: la Aula in cui si tiene ciascun corso. Questo nuovo attributo potrebbe comportare uno scenario che richiede BCNF.

Tabella corsi aggiornata (3NF)

Questo significa che ora abbiamo due chiavi candidate:

1. ID Corso
2. Nome Corso

Con entrambe le chiavi candidate, ora abbiamo un problema che la 3NF non affronta: l’Aula dipende dal Nome del Corso piuttosto che solo dall’ID del Corso.

Applicando BCNF

Per eliminare questo problema di dipendenza, dovremo decomporre ulteriormente la tabella Corsi in due tabelle separate che si allineano meglio con la BCNF:

1. Una nuova tabella Corsi, che include solo l’ ID del Corso e il Nome del Corso.
2. Una tabella CourseDetails, che memorizza l’Nome del corso e l’associazione Classroom.

Ecco come appare:

Tabella dei corsi rivista (BCNF)

Tabella dei dettagli del corso (BCNF)

• Nella tabella Corsi, ID corso è la chiave primaria e tutti gli attributi dipendono esclusivamente da esso.
• Nella tabella CourseDetails, Nome del Corso è la chiave primaria, e Aula dipende solo dal Nome del Corso.

Questa configurazione rimuove eventuali problemi di dipendenza causati da chiavi candidate sovrapposte, garantendo una struttura rigorosamente normalizzata.

Conclusioni

La terza forma normale è uno strumento prezioso per i progettisti di database che mirano a mantenere i dati puliti, coerenti e privi di dipendenze problematiche. Con la 3NF, l’integrità dei dati è migliorata, rendendo la gestione più fluida e riducendo la ridondanza. Ricorda, mentre la 3NF funziona bene nella maggior parte delle situazioni, database più complessi potrebbero beneficiare di forme aggiuntive come BCNF o 4NF.

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