Нормализация отношений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

 

1. НОРМАЛИЗАЦИЯ 

2. ТРЕТЬЯ НОРМАЛЬНАЯ ФОРМА

3. «НИЧЕГО, КРОМЕ КЛЮЧА»

4. РОЛЬ НОРМАЛИЗАЦИИ  В ПРОЕКТИРОВАНИИ РЕЛЯЦИОННЫХ  БАЗ ДАННЫХ

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ  ЛИТЕРАТУРА:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. НОРМАЛИЗАЦИЯ 

Нормализация – это процесс последовательной замены таблицы ее полными декомпозициями до тех пор, пока все они не будут находиться в 5НФ. 
 Таблица находится в первой нормальной форме тогда и только тогда, когда в любом допустимом значении этой таблицы каждая ее строка содержит только одно значение для каждого атрибута (столбца). 
 Таблица находится во второй нормальной форме, если она удовлетворяет определению 1НФ и все ее атрибуты (столбцы), не входящие в первичный ключ, связаны полной функциональной зависимостью с первичным ключом. 
 Таблица находится в третьей нормальной форме, если она удовлетворяет определению 2НФ и ни один из ее неключевых атрибутов не связан функциональной зависимостью с любым другим неключевым атрибутом.  
 В следующих нормальных формах учитываются не только функциональные, но и многозначные зависимости между атрибутами. Для того, чтобы привести определения тих нормальных форм, введем понятие полной декомпозиции таблицы. 
 Полной декомпозицией таблицы называют такую совокупность произвольного числа ее проекций, соединение которых полностью совпадает с содержимым таблицы. 
 Таблица находится в пятой нормальной форме тогда и только тогда, когда в каждой ее полной декомпозиции все проекции содержат возможный ключ. Таблица, не имеющая ни одной полной декомпозиции, также находится в 5НФ. 
 Четвертая нормальная форма является частным случаем 5НФ, когда полная декомпозиция должна быть соединением ровно этих проекций. На практике непросто подобрать реальную таблицу, которая находилась бы в 4НФ, но не была бы в 5НФ. 
 Возможный ключ - поле или несколько атрибутов (полей) отношения (таблицы), совокупность значений которых отвечает требованиям, предъявляемым к первичному ключу, то есть является уникальной для каждой записи в таблице.

 

 

 

 

2. ТРЕТЬЯ НОРМАЛЬНАЯ ФОРМА

Третья нормальная форма - 3НФ (англ. Third normal form; сокращённо 3NF) — одна из возможных нормальных форм отношения реляционной базы данных. 3НФ была изначально сформулирована Э. Ф. Коддом в 1971 году.

Переменная отношения R находится в 3НФ тогда и только тогда, когда выполняются следующие условия:

• R находится во второй нормальной форме.
• ни один неключевой атрибут R не находится в транзитивной функциональной зависимости от потенциального ключа R.

Пояснения к определению:

Неключевой атрибут отношения R — это атрибут, который не принадлежит ни одному из потенциальных ключей R.

Функциональная зависимость множества атрибутов Z от множества атрибутов X (записывается X → Z, произносится «икс определяет зет») является транзитивной, если существует такое множество атрибутов Y, что X → Y и Y → Z. При этом ни одно из множеств X, Y и Z не является подмножеством другого, то есть функциональные зависимости X → Z, X → Y и Y → Z не являются тривиальными.

Определение 3НФ, эквивалентное определению Кодда, но по-другому сформулированное, дал Карло Заниоло в 1982 году. Согласно ему, переменная отношения находится в 3НФ тогда и только тогда, когда для каждой из её функциональных зависимостей X → A выполняется хотя бы одно из следующих условий:

Х содержит А (то есть X → A — тривиальная функциональная зависимость)

Х — суперключ

А — ключевой атрибут (то есть А входит в состав потенциального ключа).

Определение Заниоло четко определяет разницу между 3НФ и более строгой нормальной формой Бойса-Кодда (НФБК): НФБК исключает третье условие («А — ключевой атрибут»).

3. «НИЧЕГО, КРОМЕ КЛЮЧА»

Запоминающееся и, по традиции, наглядное резюме определения 3НФ Кодда было дано Биллом Кентом: каждый неключевой атрибут «должен предоставлять информацию о ключе, полном ключе и ни о чём, кроме ключа».

Условие зависимости от «полного ключа» неключевых атрибутов обеспечивает то, что таблица находится во второй нормальной форме; а условие зависимости их от «ничего, кроме ключа» — то, что они находятся в третьей нормальной форме.

Крис Дэйт говорит о резюме Кента как о «интуитивно привлекательной характеристике» 3НФ, и замечает, что с небольшим изменением она может служить и как определение более строгой нормальной формы Бойса-Кодда: «Каждый атрибут должен предоставлять информацию о ключе, полном ключе и ни о чём, кроме ключа». Вариант определения 3НФ Кента является менее строгим, чем вариант НФБК Дэйта, поскольку первая утверждает только, что неключевые атрибуты зависят от ключей. Первичные атрибуты (которые являются ключами или их частями) вовсе не должны быть функционально зависимыми; каждый из них предоставляет информацию о ключе предоставлением самого ключа или его части. Здесь следует отметить, что это правило справедливо только для неключевых атрибутов, так как применение его ко всем атрибутам будет полностью запрещать все сложные альтернативные ключи, поскольку каждый элемент такого ключа будет нарушать условие «полного ключа».

Рассмотрим в качестве примера отношение, которое находится  во 2НФ, но не соответствует 3НФ:

R1
Сотрудник	Отдел	Телефон
Гришин	Бухгалтерия	11-22-33
Васильев	Бухгалтерия	11-22-33
Петров	Снабжение	44-55-66

В отношении атрибут «Сотрудник»  является первичным ключом. Личных телефонов у сотрудников нет, и телефон сотрудника зависит  исключительно от отдела.

Таким образом, в отношении  существуют следующие функциональные зависимости: Сотрудник → Отдел, Отдел → Телефон, Сотрудник →  Телефон.

Зависимость Сотрудник →  Телефон является транзитивной, следовательно, отношение не находится в 3НФ.

В результате разделения отношения R1 получаются два отношения, находящиеся  в 3НФ:

R2
Отдел	Телефон
Бухгалтерия	11-22-33
Снабжение	44-55-66

R3
Сотрудник	Отдел
Гришин	Бухгалтерия
Васильев	Бухгалтерия
Петров	Снабжение

 
 Исходное отношение R1 при необходимости  легко получается в результате операции соединения отношений R2 и R3.

 

 

 

 

 

4. РОЛЬ НОРМАЛИЗАЦИИ  В ПРОЕКТИРОВАНИИ РЕЛЯЦИОННЫХ  БАЗ ДАННЫХ

При том, что идеи нормализации весьма полезны для проектирования баз данных, они отнюдь не являются универсальным или исчерпывающим  средством повышения качества проекта  БД. Это связано с тем, что существует слишком большое разнообразие возможных  ошибок и недостатков в структуре  БД, которые нормализацией не устраняются. Несмотря на эти рассуждения, теория нормализации является очень ценным достижением реляционной теории и практики, поскольку она даёт научно строгие и обоснованные критерии качества проекта БД и формальные методы для усовершенствования этого качества. Этим теория нормализации резко выделяется на фоне чисто эмпирических подходов к проектированию, которые предлагаются в других моделях данных. Более того, можно утверждать, что во всей сфере информационных технологий практически отсутствуют методы оценки и улучшения проектных решений, сопоставимые с теорией нормализации реляционных баз данных по уровню формальной строгости.

Нормализацию иногда упрекают на том основании, что «это просто здравый смысл», а любой компетентный профессионал и сам «естественным  образом» спроектирует полностью нормализованную  БД без необходимости применять  теорию зависимостей. Однако, как указывает К. Дейт, нормализация в точности и является теми принципами здравого смысла, которыми руководствуется в своём сознании зрелый проектировщик, то есть принципы нормализации — это формализованный здравый смысл. Между тем, идентифицировать и формализовать принципы здравого смысла — весьма трудная задача, и успех в её решении является существенным достижением.

 

 

 

 

 

 

 

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ  ЛИТЕРАТУРА:

1.  http://ru.wikipedia.org

2.  http://academic.ru/dic.nsf/ruwiki/118395

3.  http://e-educ.ru/bd18.html