Проектирование баз данных на основе принципов нормализации отношений.

Нормализация – это разбиение (декомпозиция) исходной таблицы на несколько новых таблиц, обладающих лучшими свойствами обновления, включения, удаления.

Цель нормализации: один факт из предметной области должен храниться в одном месте (в одной записи одного отношения базы данных)

Полная декомпозиция отношения – это совокупность произвольного числа его проекций, соединение которых идентично исходному отношению.

Проекция – операция реляционной алгебры, извлекающая из отношения указанные атрибуты без дублирования (аналог в SQL:SELECTDISTINCT … FROM…)

Пусть X и Y – наборы полей отношения R. Y функционально зависит от X тогда и только тогда, когда каждому значению X сопоставлено не более одного значения Y. (обозначают X→Y).

 

Первая нормальная форма (1НФ)

Отношение находится в 1НФ тогда и только тогда, когда ни одна из его записей не содержит в поле более одного значения и ни одно из ключевых полей не пусто.

Вторая нормальная форма (2НФ)

Будем называть непервичным атрибутом всякий атрибут отношения, не являющийся членом какого-либо ключа отношения.

Отношение находится во второй нормальной форме, если оно находится в первой нормальной форме и не содержит неполных функциональных зависимостей непервичных атрибутов от первичного ключа.

Третья нормальная форма (3НФ)

Отношение находится в третьей нормальной форме, если и только если оно находится во второй нормальной форме и ни одно из его неключевых полей не зависит функционально от любого другого неключевого поля (т.е. отсутствуют транзитивные функциональные зависимости).

Нормальная форма Бойса-Кодда (НФБК)

Назовем суперключом такую совокупность атрибутов отношения, которая либо является ключом, либо включает в себя ключ как подмножество.

Отношение находится в НФБК, если и только если любая функциональная зависимость между его полями сводится к полной функциональной зависимости от суперключа.

Четвертая нормальная форма (4НФ)

Многозначная зависимость подразумевает, что два атрибута (или два множества атрибутов) независимы друг от друга. Многозначная зависимость (МЗ) возникает между атрибутами кортежей отношения в ситуации, когда отношение пытается представить более одной связи типа ―многие ко многим. В этой ситуации определенные атрибуты становятся независимы один от другого и их значения должны присутствовать во всех комбинациях.

Наличие многозначной зависимости X→→Y означает, что если 2 кортежа совпадают в части X, то можно обменять значения компонентов из Y между собой (при этом оставив нетронутыми оставшиеся атрибуты Z) и получить кортежи из того же отношения.

Отношение находится в 4НФ, если из X→→Y следует что X – суперключ (т. е. либо является ключом, либо включает в себя ключ).

Пятая нормальная форма (5НФ)

Возможный ключ отношения – это минимальный набор полей, значения которых однозначно идентифицируют кортеж отношения.

Отношение находится в 5НФ, если не существует ни одной полной декомпозиции, в которую входили бы проекции, не имеющие общего возможного ключа.

Иными словами, отношение находится в 5НФ, если в любой его полной декомпозиции все проекции содержат возможный ключ исходного отношения. Считаем, что если отношение не обладает ни одной полной декомпозицией, то оно в 5НФ.

НОРМАЛЬНЫЕ ФОРМЫ ОТНОШЕНИЙ.

Нормальная форма — свойство отношения в реляционной модели данных, характеризующее его с точки зрения избыточности, потенциально приводящей к логически ошибочным результатам выборки или изменения данных. Нормальная форма определяется как совокупность требований, которым должно удовлетворять отношение.

Процесс преобразования отношений базы данных (БД) к виду, отвечающему нормальным формам, называется нормализацией. Нормализация предназначена для приведения структуры БД к виду, обеспечивающему минимальную логическую избыточность, и не имеет целью уменьшение или увеличение производительности работы или же уменьшение или увеличение физического объёма базы данных. Конечной целью нормализации является уменьшение потенциальной противоречивости хранимой в базе данных информации.