Тема: Нормализация отношений ПРИМЕР 1 1НФ (Первая Нормальная Форма) Первая

Тема: Нормализация отношений

ПРИМЕР

1

1НФ (Первая Нормальная Форма)

Первая нормальная форма (1НФ) - это обычное отношение.
Согласно определению отношений, любое отношение автоматически уже находится в 1НФ. Напомним кратко свойства отношений (это и будут свойства 1НФ):

В отношении нет одинаковых кортежей.
Кортежи не упорядочены.
Атрибуты не упорядочены и различаются по наименованию.
Все значения атрибутов атомарны.

В ходе логического моделирования на первом шаге предложено хранить данные в одном отношении, имеющем следующие атрибуты:

Тема: Нормализация отношений

ПРИМЕР

2

СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ_ПРОЕКТЫ
(Н_СОТР, ФАМ, Н_ОТД, ТЕЛ, Н_ПРО, ПРОЕКТ, Н_ЗАДАН)

Т.к. каждый сотрудник в каждом проекте выполняет ровно одно задание, то в качестве потенциального ключа отношения необходимо взять пару атрибутов {Н_СОТР, Н_ПРО}.

?

Тема: Нормализация отношений

3

Аномалии проявляют себя при выполнении операций, изменяющих состояние базы данных, то различают следующие виды аномалий:

Аномалии вставки (INSERT).
Аномалии обновления (UPDATE).
Аномалии удаления (DELETE).

В отношение СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ_ПРОЕКТЫ нельзя вставить данные о сотруднике, который пока не участвует ни в одном проекте.

Причина аномалии - хранение в одном отношении разнородной информации (и о сотрудниках, и о проектах, и о работах по проекту).
Вывод - логическая модель данных неадекватна модели предметной области. База данных, основанная на такой модели, будет работать неправильно.

Тема: Нормализация отношений

4

Аномалии обновления (UPDATE)

Фамилии сотрудников, наименования проектов, номера телефонов повторяются во многих кортежах отношения.
Поэтому если сотрудник меняет фамилию, или проект меняет наименование, или меняется номер телефона, то такие изменения необходимо одновременно выполнить во всех местах, где эта фамилия, наименование или номер телефона встречаются, иначе отношение станет некорректным (например, один и тот же проект в разных кортежах будет называться по-разному).
Таким образом, обновление базы данных одним действием реализовать невозможно

Причина аномалии - избыточность данных, также порожденная тем, что в одном отношении хранится разнородная информация.
Вывод - увеличивается сложность разработки базы данных. База данных, основанная на такой модели, будет работать правильно только при наличии дополнительного программного кода в виде триггеров.

Тема: Нормализация отношений

5

Аномалии удаления (DELETE)

При удалении некоторых данных может произойти потеря другой информации. Например, если закрыть проект "Космос" и удалить все строки, в которых он встречается, то будут потеряны все данные о сотруднике Петрове. Если удалить сотрудника Сидорова, то будет потеряна информация о том, что в отделе номер 2 находится телефон 33-22-11.

Причина аномалии - хранение в одном отношении разнородной информации (и о сотрудниках, и о проектах, и о работах по проекту).
Вывод - логическая модель данных неадекватна модели предметной области.

Тема: Нормализация отношений

6

Отношение СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ_ПРОЕКТЫ находится в 1НФ, при этом, как было показано выше, логическая модель данных не адекватна модели предметной области. Таким образом, первой нормальной формы недостаточно для правильного моделирования данных.

Определение функциональной зависимости
Для устранения указанных аномалий (а на самом деле для правильного проектирования модели данных!) применяется метод нормализации отношений. Нормализация основана на понятии функциональной зависимости атрибутов отношения.

Тема: Нормализация отношений

ПРИМЕР

7

Определение 1.

Пусть R - отношение. Множество атрибутов Y функционально зависимо от множества атрибутов X (X функционально определяет Y) тогда и только тогда, когда для любого состояния отношения R для любых кортежей

из того, что

следует что

(т.е. во всех кортежах, имеющих одинаковые значения атрибутов X, значения атрибутов Y также совпадают в любом состоянии отношения R).
Символически функциональная зависимость записывается

Тема: Нормализация отношений

ПРИМЕР

8

Пример. В отношении СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ_ПРОЕКТЫ можно привести следующие примеры функциональных зависимостей:
Зависимость атрибутов от ключа отношения:
{Н_СОТР, Н_ПРО}

{Н_СОТР, Н_ПРО}  ФАМ
{Н_СОТР, Н_ПРО}  Н_ОТД
{Н_СОТР, Н_ПРО}  ТЕЛ
{Н_СОТР, Н_ПРО}  ПРОЕКТ
{Н_СОТР, Н_ПРО}  Н_ЗАДАН

?

Тема: Нормализация отношений

9

Зависимость атрибутов, характеризующих сотрудника от табельного номера сотрудника:

Н_СОТР ФАМ
Н_СОТР Н_ОТД
Н_СОТР ТЕЛ

Зависимость наименования проекта от номера проекта:

Н_ПРО ПРОЕКТ

Зависимость номера телефона от номера отдела:

Н_ОТД ТЕЛ

?

Тема: Нормализация отношений

10

2НФ (Вторая Нормальная Форма)

Определение 2. Отношение R находится во второй нормальной форме (2НФ) тогда и только тогда, когда отношение находится в 1НФ и все неключевые атрибуты функционально не зависят от части составного ключа.

Отношение СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ_ПРОЕКТЫ не находится в 2НФ, т.к. есть атрибуты, зависящие от части сложного ключа:
Зависимость атрибутов, характеризующих сотрудника от табельного номера сотрудника является зависимостью от части сложного ключа:

Тема: Нормализация отношений

11

Н_СОТР ФАМ
Н_СОТР Н_ОТД
Н_СОТР ТЕЛ

Н_ПРО ПРОЕКТ

?

Тема: Нормализация отношений

12

Тема: Нормализация отношений

13

Определение 3.
Отношение R находится в третьей нормальной форме (3НФ) тогда и только тогда, когда отношение находится в 2НФ и все неключевые атрибуты взаимно независимы.

Н_ОТД ТЕЛ

Тема: Нормализация отношений

14

СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ_ПРОЕКТЫ