Теорія нормалізації відношень

Нормалізація відношень — це ітераційний зворотний процес декомпозиції початкового відношення на кілька простіших відношень меншої розмірності. Під зворотністю процесу розуміють те, що опереація об’єднання відношень, здобутих у результаті декомпозиції, має дати початкове відношення. У результаті нормалізації склад атрибутів відношень БД має відповідати таким вимогам:

між атрибутами мають викючатися небажані фукціональні залежності;

групування атрибутів не повинно мати надлишкового дублювання даних;

забезпечувати обробку і поновлення атрибутів без ускладнень.

Апарат нормалізації був розроблений Е.Ф. Коддом. Кожна нормальна форма обмежує тип допустимих залежностей між атрибутами. Код виділив три нормальні форми (скорочена назва 1НФ, 2НФ і 3НФ). Найдосконаліша з них — це 3НФ. Тепер уже відомі і визначені 4НФ, 5НФ.

Нормалізація відношень виконується за кілька кроків.
1-й крок (1-ша ітерація) — зведення відношень до першої нормальної форми (1НФ).
Відношення в 1НФ мають відповідати таким вимогам:

усі атрибути відношення мають бути атомарними, тобто неподільними;

усі рядки таблиці мають бути однакової структури, тобто мати одну й ту саму кількість атрибутів з іменами, що відповідно збігаються;

імена стовпців мають бути різними, а значення однорідними (мати однаковий формат);

порядок рядків у таблиці не істотний.

Кожне відношення БД містить як структурну, так і семантичну інформацію. Структурна інформація задається схемою відношення, а семантична виражає функціональні зв’язки між атрибутами.
На 2-му кроці (2-га ітерація) нормалізації виявляються ключі відношення та аналізуються відповідні залежності з метою вилучення неповних функціональних залежностей.

Означення 1. Атрибут Б залежить від А у відношенні R тоді, коли в кожний момент часу одному й тому самому значенню А відповідає не більш як одне значення Б. Функціональній залежності відповідає відношення 1:1 між атрибутами.

Означення 2. Атрибут перебуває у повній функціональній залежності, якщо він залежить від усього ключа і не залежить від його складових.
Якщо відношення має неповні функціональні залежності, то виконують його декомпозиції на два чи більше інших відношень, які не мають неповних функціональних залежностей і об’єднання яких дасть початкове відношення.

Переваги 2НФ: зручність модифікацій.

Трудомісткість внесення змін до БД, яка міститься в 2НФ, значно менша, ніж у разі ненормалізованої БД.

3-й крок (3-тя ітерація) нормалізації — це вилучення транзитивних залежностей. Відношення в 2НФ має аналізуватися на присутність транзитивних залежностей.

Транзитивна залежність — це залежність між неключовими атрибутами.

Транзитивні залежності вилучаються також за допомогою декомпозиції відношення на інші два чи більше відношень, які не містять транзитивних відношень і об’єднання яких дасть початкове відношення.

На 4-му кроці (4-та ітерація) нормалізації виконується аналіз на присутність незалежних багатозначних залежностей у відно­шенні. Якщо вони є, то виконується декомпозиція відношення.

Багатозначна залежність — це різновид функціональної залежності. Їй відповідає відношення 1:Б між атрибутами.

Атрибут А багатозначно визначає атрибут В у відношенні R (A, B, C), якщо В залежить лише від А при будь-яких його комбінаціях з іншими атрибутами відношення.

Означення 3. Відношення R міститься в 4НФ, коли в структурі багатозначної залежності, яка визначена на множині атрибутів, є лише тривіальні чи такі нетривіальні багатозначні залежності, що ліва частина будь-якої з них є ключем.

Декомпозиція початкового відношення на кілька інших має гарантувати його оборотність, тобто забезпечувати отримання початкового відношення шляхом об’єднання відношень, знайдених у результаті декомпозиції.

Проте не завжди декомпозиція гарантує оборотність. Відношення, яке містить більш як три багатозначні залежності, потребує спеціальних заходів щодо забезпечення оборотності декомпозиції. Для цього існує 5НФ. При декомпозиції з 4НФ дістають такі проекції, щоб кожна з них містила не менш як один можливий ключ і щонайменше один неключовий атрибут початкового відношення.

5НФ усуває надлишковість і водночас аномалії поповнення БД. Як підсумок ще раз зазначимо, що нормалізація відношень усуває між атрибутами такі залежності: неповні функціональні, транзитивні, нетривіальні (незалежні) багатозначні. Усуваючи ці залежності, виключаємо дублювання даних і можливість виникнення аномалій при виконанні операцій поповнення, заміни та вилучення даних з БД.

 

Розподілені бази даних

У наш час усе більша частина світової інформації, у тому числі і просторово-розподіленої, зберігається в цифровому вигляді в різних базах даних. Частина таких баз даних є відомчою, доступ до них має обмежена кількість співробітників, інша частина поставляє інформацію на комерційній основі або на умовах вільного поширення. Збереження інформації забезпечують тисячі і десятки тисяч серверів баз даних, обладнаних засобами віддаленого доступу на основі дротових або бездротових комунікаційних мереж. Такий набір розміщених у різних географічних пунктах сховищ інформації, об'єднаних лініями зв'язку, називається розподіленою базою даних.

Здатність працювати в системі розподілених баз даних у наш час є однією з найважливіших властивостей програмних продуктів. Сучасні комерційні програмні пакети здатні обробляти дані, розподілені на множині баз даних, керування якими здійснюють різні СУБД, що працюють на численних апаратних платформах з різними операційними системами, об'єднаними комунікаційними мережами. Обробка даних здійснюється таким чином, що для користувача керування віддаленою базою даних логічно не відрізняється від керування локальною базою даних. Робота з віддаленою базою даних здійснюється шляхом відправлення користувачем оформленого за певними правилами запиту. Обробка запиту здійснюється на сервері бази даних, у цьому випадку запит користувача є клієнтом, що обслуговується сервером, точніше — СУБД сервера бази даних. Сервер має обслуговувати кілька запитів одночасно (пікові навантаження можуть складати до декількох тисяч одночасних звернень). У свою чергу, клієнт може одночасно звертатися до кількох серверів.

Використання на серверах баз даних різних типів СУБД визначило розроблення універсальної мови для побудови запитів.

 

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Сутнсть математичного забезпечення.

2. Групи математичного забезпечння.

3. Функціональні задачі АСОЕІ.

4. Програмне забезпечення АСОЕІ.

5. Сутнсть ІБ АСОЕІ.

6. Сутність БД

7. Сутнсть СУБД.

8. Сутнсть АБД.

9. Поняття нормалізації відношень.

10. Поняття розподіленої БД.

 

ТЕСТИ ДЛЯ ПЕРЕВІРКИ ЗНАНЬ

1. Спеціальний постійний обов'язок однієї або декількох осіб, виконання якого забезпечує досягнення певного ділового результату – це:

а) організаційна система;

б) функція управління;

в) місія організації;

г) неформальна група.

2. Виберіть вірний набір основних фаз управління:

а) планування, організація, мотивація і контроль;

б) управління, мотивація, контроль і стратегія;

в) планування, управління, заохочення і контроль;

г) стратегія, організація, планування і контроль.

 

3. Програмне забезпечення АСОЕІ можна поділити на дві великі групи:

а) програми обробки наукової, технічної і технологічної інформації та інформаційна база;

б) правильна відповідь а) і г);

в) немає правильної відповіді;

г) процедурою обробки інформації та за орієнтацією даних процедур.

4. Комплекс програмних і мовних засобів загального і спеціалізованого призначення, що забезпечує організацію, їх функціонування, в тому числі - обслуговування користувачів – це:

а) база даних (БД);

б) система управління базами даних(СУБД);

в) автоматизований банк даних (АБД);

г) правильна відповідь а) і Б.

5. Які режими обробки масивiв АБД не існують:

а) послідовне спiлкування декiлькох абонентiв до АБД;

б) пакетний;

в) дiалоговий;

г) паралельне спiлкування декiлькох абонентiв до АБД.

 

РОЗДІЛ 14.