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主にストレージ（外部記憶装置）において、記録されているデータの配置を整理して、なるべく未使用領域が連続している状態にすることです。
記憶領域内の未使用部分が飛び飛びになってしまい、連続的な大きな領域として使用できなくなる現象をフラグメンテーションといいます。ストレージにデータを保存するとき、そのデータを保存できる連続的な未使用領域がなければ、離れたところに分割して保存しなければならなくなります。そのように分割して保存されたデータへのアクセスは、一か所に固められているときよりも悪くなります。デフラグメンテーションは、フラグメンテーションを解消する操作です。
フラグメンテーションと同様の現象はメインメモリでも起こりますが（ダイナミックメモリアロケーション）、デフラグメンテーションという用語はどちらかというとストレージ上での話に使われ、メインメモリにおいてはメモリコンパクションと呼ばれます。
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