Несколько слов о структуре базы данных.

I) Что такое «хорошая структура»

 

Хорошая структура — это, в первую очередь, «прозрачная» структура. Проще говоря, хорошая структура:

· максимально упрощает взаимодействие с базой данных;

· гарантирует непротиворечивость данных;

· «выжимает» максимум производительности из системы. 

Некоторые факторы, упрощающие понимание базы данных, не имеют строгих технических определений и не являются частью процесса проектирования. Тем не менее, широкие таблицы трудно читать и в них сложно разбираться. В то же время разделение данных на целый ряд небольших таблиц усложняет отслеживание взаимосвязей между ними. Выбор подходящего числа столбцов обычно является компромиссом между простотой понимания базы и правилами нормализации. Хорошо разработанная база данных предотвращает ввод противоречивой информации и случайное удаление данных. Это достигается за счет минимизации ненужного дублирования данных в таблицах и поддержки целостности.

Наконец, хорошо разработанная база должна обладать достаточной производительностью. Опять-таки здесь играет большую роль число столбцов в таблицах: выборка данных будет проводиться медленнее, если информация размешена

не в одной, а в нескольких таблицах. Однако большие таблицы могут требовать

от системы обработки большего количества данных, чем это на самом деле необходимо для выполнения конкретного запроса. Другими словами, количество и размер таблиц существенно влияют на производительность. (Также с точки зрения производительности критическим является выбор столбца, по которому выполняется индексирование и тип индексирования.) Индексирование в большей мере является вопросом физического проектирования, нежели логического.

II) Плохая структура базы данных

 

· приводит к непониманию результатов выполнения запросов;

· повышает риск введения в базу данных противоречивой информации;

· порождает избыточные данные;

· усложняет выполнение изменений структуры созданных ранее и уже заполненных данными таблиц.

Не существует идеального решения, полностью удовлетворяющего все требования, предъявляемые при проектировании баз данных. Часто приходится чем-то жертвовать, основываясь на требованиях и особенностях приложений, которые будут использовать базу данных.

Нормализация.

 

Вообще говоря, нормализация — это набор стандартов проектирования данных, называемых нормальным и формами (normal forms). Общепринятыми считаются пять нормальных форм, хотя их было предложено значительно больше. Создание таблиц в соответствии с этими стандартами называется нормализацией. Нормальные формы изменяются в порядке от первой до пятой. Каждая последующая форма удовлетворяет требования предыдущей. Если следовать первому правилу нормализации, то данные будут представлены в первой нормальной форме. Если данные удовлетворяют третьему правилу нормализации, они будут находиться в третьей нормальной форме (а также в первой и второй формах).

Выполнение правил нормализации обычно приводит к разделению таблиц на две или больше таблиц с меньшим числом столбцов, выделению отношений первичный ключ—внешний ключ в меньшие таблицы, которые снова могут быть соединены с помощью операции объединения.

Одним из основных результатов разделения таблиц в соответствии с правилами нормализации является уменьшение избыточности данных в таблицах. При этом в базе возможно возникновение одинаковых столбцов первичных и внешних ключей. Такое преднамеренное дублирование — это не то же самое, что избыточность. На самом деле поддержка непротиворечивости между первичными и внешними ключами связана с понятием целостности данных.

Правила нормализации, подобно принципам объектного моделирования, развивались в рамках теории баз данных. Большинство разработчиков баз данных признают, что представление данных в третьей и четвертой нормальных формах полностью удовлетворяет все их потребности.

 

Первая нормальная форма.

 

Первая нормальная форма требует, чтобы на любом пересечении строки и столбца находилось единственное значение, которое должно быть атомарным. Кроме того, в таблице, удовлетворяющей первой нормальной форме, не должно быть повторяющихся групп.

В ряде случаев объектное моделирование приводит к тем же результатам, так как в этом случае мы имеем отношение один-ко-многим (одна накладная - много позиций).

 

Вторая нормальная форма

 

Второе правило нормализации требует, чтобы любой не ключевой столбец зависел от всего первичного ключа. Следовательно, таблица не должна содержать не ключевых столбцов, зависящих только от части составного первичного ключа. Представление таблицы во второй нормальной форме требует, чтобы все столбцы, не являющиеся первичными ключами (столбцы, описывающие объект, но однозначно не идентифицирующие его), зависели от всего первичного ключа, а не от его отдельных компонентов.

Суммируя вышесказанное, вторая нормальная форма требует, чтобы ни один не ключевой столбец не зависел только от части первичного ключа. Это правило относится к случаю, когда первичный ключ образован из нескольких столбцов, и неприменимо, когда первичный ключ образован только из одного столбца.

Третья нормальная форма

 

Третья нормальная форма повышает требования второй нормальной формы: она не ограничивается составными первичными ключами. Третья нормальная форма требует, чтобы ни один не ключевой столбец не зависел от другого не ключевого столбца. Любой не ключевой столбец должен зависеть только от столбца первичного ключа.

Рассматривая структуру этих таблиц, вы увидите, что они удовлетворяют как второй, так и третьей нормальной форме. Они удовлетворяют второй нормальной форме, так как все не ключевые столбцы зависят от всего первичного ключа, и третьей нормальной форме, так как все не ключевые столбцы не зависят друг от друга. Другими словами, любой не ключевой столбец зависит от ключа, всего ключа и ничего, кроме ключа.