Каждой нормальной форме соответствует некоторый определенный набор ограничений, и отношение находится в некоторой нормальной форме, если удовлетворяет. - презентация

1 Каждой нормальной форме соответствует некоторый определенный набор ограничений, и отношение находится в некоторой нормальной форме, если удовлетворяет свойственному ей набору ограничений. Примером набора ограничений является ограничение первой нормальной формы - значения всех атрибутов отношения атомарны. Поскольку требование первой нормальной формы является базовым требованием классической реляционной модели данных, мы будем считать, что исходный набор отношений уже соответствует этому требованию.

2 Процесс проектирования производится методом последовательных приближений к удовлетворительному набору схем отношений. Исходной точкой является представление предметной области в виде одного или нескольких отношений, и на каждом шаге проектирования производится некоторый набор схем отношений, обладающих лучшими свойствами. Процесс проектирования представляет собой процесс нормализации схем отношений, причем каждая следующая нормальная форма обладает свойствами лучшими, чем предыдущая.

3 СТРУКТУРА НОРМАЛИЗАЦИИ : В теории реляционных баз данных обычно выделяется следующая последовательность нормальных форм: первая нормальная форма (1NF);1NF вторая нормальная форма (2NF);2NF третья нормальная форма (3NF);3NF нормальная форма Бойса-Кодда (BCNF);BCNF четвертая нормальная форма (4NF);4NF пятая нормальная форма, или нормальная форма проекции-соединения (5NF или PJ/NF).5NF Нормализация таблиц базы данных - первый шаг на пути проектирования структуры реляционной базы данных. База данных считается нормализованной, если ее таблицы представлены как минимум в третьей нормальной форме. Часто многие таблицы нормализуются до четвертой нормальной формы, иногда, наоборот, производится денормализация. Главная цель нормализации базы данных - устранение избыточности и дублирования информации. В идеале при нормализации надо добиться, чтобы любое значение хранилось в базе в одном экземпляре, причем значение это не должно быть получено расчетным путем из других данных, хранящихся в базе.

4 Первая нормальная форма: Дети не являются элементарными данными, следовательно, таблицу нельзя вводить таким образом, её необходимо преобразовать Таб. ФИОДолжность кабинета ТелефонДети 1ИвановДиректор32212Саша(1996) Маша(1995) 2ЗайцеваБухгалтер33213Петя(1992) Витя(1997) Лена(1999) 3ВолковМенеджер

5 Первая нормальная форма Теперь все ячейки таблицы являются элементарными неделимыми (атомарными) данными и таблица может быть помещена в БД Таб. PK ФИО Должность кабинета ТелефонИмя ребёнка Год рождения ребёнка PK 1ИвановДиректор32212Саша ЗайцеваБухгалтер33213Петя ВолковМенеджер ИвановДиректор32212Маша ЗайцеваБухгалтер33213Витя ЗайцеваБухгалтер33213Лена19993

6 Аномалия вставки: Волков не может быть внесён в базу данных, т.к. у него нет детей, а эта информация входит в состав ключа Таб. PK ФИО Должность кабинета ТелефонИмя ребёнка Год рождения ребёнка PK 1ИвановДиректор32212Саша ЗайцеваБухгалтер33213Петя ВолковМенеджер ИвановДиректор32212Маша ЗайцеваБухгалтер33213Витя ЗайцеваБухгалтер33213Лена19993

7 Аномалия модификации Зайцева сменила фамилию. Если не принять специальных мер, изменение базы может быть произведено не полностью, и в базе данных окажется противоречивая информация. Таб. PK ФИО Должность кабинета ТелефонИмя ребёнка Год рождения ребёнка PK 1ИвановДиректор32212Саша ПетроваБухгалтер33213Петя ИвановДиректор32212Маша ЗайцеваБухгалтер33213Витя ЗайцеваБухгалтер33213Лена19993

8 Аномалия удаления Дети, достигшие совершеннолетия, удаляются из БД. Однако, вместе с удалением Саши, ребенка Иванова, мы удалили и информацию о самом Иванове. Таб. PK ФИО Должность кабинета ТелефонИмя ребёнка Год рождения ребёнка PK 1ИвановДиректор32212Саша ПетроваБухгалтер33213Петя ИвановДиректор32212Маша ЗайцеваБухгалтер33213Витя ЗайцеваБухгалтер33213Лена19993

9 Основные определения: Наиболее важные на практике нормальные формы отношений основываются на фундаментальном в теории реляционных баз данных понятии функциональной зависимости. Для дальнейшего изложения потребуются несколько определений. Определение 1. Функциональная зависимость В отношении R атрибут Y функционально зависит от атрибута X (X и Y могут быть составными) в том и только в том случае, если каждому значению X соответствует в точности одно значение Y: R.X --> R.Y. Определение 2. Полная функциональная зависимость Функциональная зависимость R.X --> R.Y называется полной, если атрибут Y не зависит функционально от любого точного подмножества X.

10 Основные определения: Определение 3. Транзитивная функциональная зависимость Функциональная зависимость R.X --> R.Y называется транзитивной, если существует такой атрибут Z, что имеются функциональные зависимости R.X --> R.Z и R.Z --> R.Y и отсутствует функциональная зависимость R.Z --> R.X. (При отсутствии последнего требования мы имели бы "неинтересные" транзитивные зависимости в любом отношении, обладающем несколькими ключами.) Определение 4. Неключевой атрибут Неключевым атрибутом называется любой атрибут отношения, не входящий в состав первичного ключа. Определение 5. Взаимно независимые атрибуты Два или более атрибута взаимно независимы, если ни один из этих атрибутов не является функционально зависимым от других.

11 Вторая нормальная форма: Определение: Отношение R находится во второй нормальной форме (2NF) в том и только в том случае, когда оно находится в 1NF, и каждый неключевой атрибут функционально полно зависит от ключа R.

12 Вторая нормальная форма: Таб PK ребёнка PK Имя ребёнка Год рожде ния 11Саша Петя Маша Витя Лена1999 Таб. PK ФИОДолжность кабине та Телефон 1ИвановДиректор ЗайцевБухгалтер ВолковМенеджер КошкинаМенеджер35311

13 Третья нормальная форма: Предположим, что в кабинете 35 изменился телефон. Изменения требуется синхронно внести в две строки, следовательно, существует аномалия модификаций. Пусть есть кабинет, который ещё не занят, тогда невозможно (без сотрудника) внести информацию о телефоне в этом кабинете. Следовательно, существует аномалия вставки Существует аномалия удаления (если в кабинете капитальный ремонт, то необходимо убрать сотрудников, следовательно, теряются данные о телефоне). Таб. PK ФИОДолжность кабинетаТелефон 1ИвановДиректор ЗайцевБухгалтер ВолковМенеджер КошкинаМенеджер35311

14 Третья нормальная форма: Причина существования аномалий в том, что телефона не зависит от ключа (точнее, зависит от ключа транзитивно, через кабинета). В отношении существует зависимость между неключевыми атрибутами.

15 Третья нормальная форма: Определение: Отношение R находится в третьей нормальной форме (3NF) в том и только в том случае, если находится во 2NF, и каждый неключевой атрибут не является транзитивно зависимым от какого-либо ключа R. На практике третья нормальная форма схем отношений достаточна в большинстве случаев, и приведением к третьей нормальной форме процесс проектирования реляционной базы данных обычно заканчивается.

16 Третья нормальная форма: кабинета PK Телефон Таб. ФИОДолжность кабинета 1ИвановДиректор32 2ЗайцевБухгалтер33 3ВолковМенеджер35 4КошкинаМенеджер35

17 Основные свойства нормальных форм: каждая следующая нормальная форма в некотором смысле лучше предыдущей; при переходе к следующей нормальной форме свойства предыдущих нормальных свойств сохраняются.

18 НАЗНАЧЕНИЕ НОРМАЛИЗАЦИИ Устранить аномалии обновления отношений (При проведении нормализации базы данных происходит устранение или серьезное сокращение избыточности, дублирования данных): 1. Аномалии вставки 2. Аномалии удаления 3. Аномалия обновления Значительно сокращается вероятность появления противоречивых данных. Облегчается администрирование базы и обновление информации в ней, сокращается объем занятого базой дискового пространства.

19 Зачастую, чтобы извлечь информацию из нормализованной базы данных, приходится конструировать очень сложные запросы, которые к тому же, бывает, работают довольно медленно - из-за, главным образом, большого количества соединений таблиц. Поэтому, чтобы увеличить скорость выборки данных и упростить программирование запросов, нередко приходится идти на выборочную денормализацию базы.