Главная страница
Навигация по странице:

  • Понятие “Нормализация" Основные свойства

  • Алгоритм приведения к первой нормальной форме

  • Недостатки первой нормальной формы

  • Неизбыточное дублирование

  • Таб. № PK ФИО Должность № кабинета Телефон Имя ребёнка

  • Специальность КодШифр специальностиНаименование специальностиСтудент

    		•

    нормализация. Нормализация таблиц в реляционной модели бд понятие Нормализация


    Скачать 139.34 Kb.
    НазваниеНормализация таблиц в реляционной модели бд понятие Нормализация
    Дата02.03.2022
    Размер139.34 Kb.
    Формат файлаpptx
    Имя файланормализация.pptx
    ТипДокументы
    #379794

    Нормализация таблиц в реляционной модели БД

    Понятие “Нормализация"


    Нормализация - это формализованная процедура, в процессе выполнения которой атрибуты данных (поля) группируются в таблицы, а таблицы, в свою очередь, - в базы данных.

    Цели нормализации следующие:
    • Исключить дублирование информации в таблицах.
    • Обеспечить возможность изменений в структуре таблиц.
    • Уменьшить влияние структурных изменений базы данных на работу приложений, обеспечивающих пользователям доступ к данным.

    Нормализация предназначена для приведения структуры БД к виду, обеспечивающему минимальную логическую избыточность.

    Понятие “Нормализация"

    Процесс нормализации состоит из нескольких этапов. Первые три из них, выполняемых чаще всего, были описаны в 1972 году доктором Коддом.

    Понятие “Нормализация"

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

    Проектирование БД на основе принципов нормализации

    Нормализация – процесс реорганизации данных путем ликвидации избыточности данных и иных противоречий с целью приведения таблиц к виду, позволяющему осуществлять непротиворечивое и корректное редактирование данных.

    Назначение процесса нормализации

    • исключение некоторых типов неизбыточности;
    • устранение некоторых аномалий обновления;
    • разработка проекта БД, являющегося качественным представлением реального мира;
    • упрощение процедуры применение необходимых ограничений целостности.

    Нормальные формы

    • первая нормальная форма (1НФ);
    • вторая нормальная форма (2НФ);
    • третья нормальная форма (ЗНФ);
    • усиленная третья нормальная форма, или нормальная форма Бойса –Кодда (БКНФ);
    • четвертая нормальная форма (4НФ);
    • пятая нормальная форма или нормальная форма проекции-соединения (5НФ).

    Первая нормальная форма

    • Атомарность или неделимость.
    • Таблица не должна содержать повторяющихся колонок или групп данных.

    Алгоритм приведения к первой нормальной форме

    • Найти все поля, которые содержат многосоставные части информации.
    • Те данные, которые можно разбить на составные части, нужно выносить в отдельные поля.
    • Вынести повторяющиеся данные в отдельную таблицу.

    Недостатки первой нормальной формы

    • избыточность — многократное повторение информации в столбцах данных;
    • различные аномалии.

    Дублирование

    Избыточное

    Неизбыточное

    Неизбыточное дублирование


    Номер студенческого билета
    ФИО
    Группа

    101
    Иванов Ф.И.
    35

    102
    Кириллова Е.И.
    35

    103
    Потапов В.С.
    35

    104
    Дудко О.В.
    35

    105
    Таран О.С.
    44

    106
    Ильин Г.С.
    44

    107
    Федорова Д.С.
    35

    108
    Медведева Ж.А.
    44

    109
    Пушкина А.А.
    44

    Избыточное дублирование


    Номер студенческого билета
    ФИО
    Группа
    Классный руководитель

    101
    Иванов Ф.И.
    35
    Гришин С.А.

    102
    Кириллова Е.И.
    35
    Гришин С.А.

    103
    Потапов В.С.
    35
    Гришин С.А.

    104
    Дудко О.В.
    35
    Гришин С.А.

    105
    Таран О.С.
    44
    Коровина Л.А.

    106
    Ильин Г.С.
    44
    Коровина Л.А.

    107
    Федорова Д.С.
    35
    Гришин С.А.

    108
    Медведева Ж.А.
    44
    Коровина Л.А.

    109
    Пушкина А.А.
    44
    Коровина Л.А.

    Пример 7


    Номер студенческого билета
    ФИО
    Группа
    Классный руководитель

    101
    Иванов Ф.И.
    35
    Гришин С.А.

    102
    Кириллова Е.И.
    35

    103
    Потапов В.С.
    35

    104
    Дудко О.В.
    35

    105
    Таран О.С.
    44
    Коровина Л.А.

    106
    Ильин Г.С.
    44

    107
    Федорова Д.С.
    35

    108
    Медведева Ж.А.
    44

    109
    Пушкина А.А.
    44

    Номер студенческого билета
    ФИО
    Группа

    101
    Иванов Ф.И.
    35

    102
    Кириллова Е.И.
    35

    103
    Потапов В.С.
    35

    104
    Дудко О.В.
    35

    105
    Таран О.С.
    44

    106
    Ильин Г.С.
    44

    107
    Федорова Д.С.
    35

    108
    Медведева Ж.А.
    44

    109
    Пушкина А.А.
    44

    Группа
    Классный руководитель

    35
    Гришин С.А.

    44
    Коровина Л.А.

    Виды аномалий

    • аномалия удаления;
    • аномалия обновления;
    • аномалия ввода.

    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
    Телефон
    Имя ребёнка
    Год рождения
    № ребёнка

    PK

    1
    Иванов
    Директор
    32
    212
    Саша
    1996
    1

    2
    Зайцева
    Бухгалтер
    33
    213
    Петя
    1992
    1

    3
    Волков
    Менеджер
    35
    311
    -
    -
    -

    1
    Иванов
    Директор
    32
    212
    Маша
    1995
    2

    2
    Зайцева
    Бухгалтер
    33
    213
    Витя
    1997
    2

    2
    Зайцева
    Бухгалтер
    33
    213
    Лена
    1999
    3

    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
    Телефон
    Имя ребёнка
    Год рождения
    № ребёнка

    PK

    1
    Иванов
    Директор
    32
    212
    Саша
    1996
    1

    2
    Петрова
    Бухгалтер
    33
    213
    Петя
    1992
    1

    1
    Иванов
    Директор
    32
    212
    Маша
    1995
    2

    2
    Зайцева
    Бухгалтер
    33
    213
    Витя
    1997
    2

    2
    Зайцева
    Бухгалтер
    33
    213
    Лена
    1999
    3

    Аномалия удаления

    Дети, достигшие совершеннолетия, удаляются из БД. Вместе с удалением Саши, ребенка Иванова, мы удаляем и информацию о самом Иванове.


    Таб. № PK
    ФИО
    Должность
    № кабинета
    Телефон
    Имя ребёнка
    Год рождения
    № ребёнка

    PK

    1
    Иванов
    Директор
    32
    212
    Саша
    1996
    1

    2
    Петрова
    Бухгалтер
    33
    213
    Петя
    1992
    1

    1
    Иванов
    Директор
    32
    212
    Маша
    1995
    2

    2
    Зайцева
    Бухгалтер
    33
    213
    Витя
    1997
    2

    2
    Зайцева
    Бухгалтер
    33
    213
    Лена
    1999
    3

    Функциональная зависимость

    Атрибут Y некоторого отношения функционально зависит от X (атрибуты могут быть составными), если в любой момент времени каждому значению X соответствует одно значение Y.

    Функциональная зависимость обозначается: X Y

    Пример: Номер зач.кн. ФИО

    Полная функциональная зависимость

    Неключевой атрибут функционально полно зависит от составного ключа, если он функционально зависит от всего ключа в целом, но не находится в функциональной зависимости от какого-либо из входящих в него атрибутов.

    Пример:

    Номер зач.кн., Дисциплина, Дата Оценка

    Вторая нормальная форма

    • Таблица должна удовлетворять требованиям 1НФ.
    • Любое неключевое поле должно однозначно идентифицироваться ключевыми полями.

    Алгоритм приведения ко второй нормальной форме

    Если в некоторых отношениях обнаружена зависимость атрибутов от части сложного ключа, то проводят декомпозицию этих отношений на несколько отношений следующим образом: те атрибуты, которые зависят от части сложного ключа выносятся в отдельное отношение вместе с этой частью ключа. В исходном отношении остаются все ключевые атрибуты.

    Методы приведения ко второй нормальной форме

    • Создание отдельных таблиц для наборов значений, относящихся к нескольким записям.
    • Связка таблиц с помощью внешнего ключа.

    Третья нормальная форма

    • Таблица должна удовлетворять требованиям 2НФ.
    • Неключевые поля не зависят друг от друга.

    Структура БД после приведения к 3НФ


    Специальность

    #Код

    Шифр специальности

    Наименование специальности

    Студент

    #Номер

    ФИО

    Год рождения

    Код специальности

    Код группы

    Группа

    #Код

    Номер группы

    Классный руководитель

    Транзитивная зависимость

    Пусть X, Y, Z – атрибуты некоторого отношения.

    При этом X→Y и Y→Z, но обратное соответствие отсутствует, т.е. Z не зависит от Y или Y не зависит от X. Тогда говорят, что Z транзитивно зависит от X (X→→Z).

    Приведение к третьей нормальной форме

    Если в некоторых отношениях обнаружена зависимость некоторых неключевых атрибутов от других неключевых атрибутов, то проводят декомпозицию этих отношений следующим образом: те неключевые атрибуты, которые зависят от других неключевых атрибутов выносятся в отдельное отношение. В новом отношении ключом становится детерминант функциональной зависимости.

    Нормальная форма Бойса-Кодда

    Отношение находится в нормальной форме Бойса-Кодда тогда, и только тогда, когда оно находится в третьей нормальной форме, и каждый детерминант отношения является потенциальным ключом отношения


    Зач.кн
    ID
    Дисц
    Оценка

    ВТ100-4
    3
    БД
    5

    ВТ100-4
    3
    ОС
    4

    ВТ200-3
    5
    БД
    4

    Потенциальные ключи:

    <Зач.кн, Дисц>



    Электронный номер

    Функциональные зависимости (все функционально полные, нет транзитивных зависимостей):

    <Зач.кн, Дисц>  Оценка

     Оценка

    Зач.кн  ID

    ID  Зач.кн

    ID
    Дисц
    Оценка

    3
    БД
    5

    3
    ОС
    4

    5
    БД
    4

    ID
    Зач.кн

    3
    ВТ100-4

    5
    ВТ200-3

    Результат декомпозиции

    Четвертая нормальная форма

    Многозначная зависимость: одному значению атрибута A соответствует несколько значений атрибута B

    AB


    Чит.зал
    Группа
    Сотрудник

    Зал №1
    ВТ100

    ВТ200
    Иванова

    Петрова

    Сидорова

    Зал №2
    АТ100

    АТ200
    Иванова

    Кузнецова

    …
    …
    …

    Чит.зал
    Группа
    Сотрудник

    Зал №1
    ВТ100
    Иванова

    Зал №1
    ВТ200
    Иванова

    Зал №1
    ВТ100
    Петрова

    Зал №1
    ВТ200
    Петрова

    …
    …
    …

    Зал №2
    АТ100
    Иванова

    Зал №2
    АТ200
    Кузнецова

    …
    …
    …

    Две функциональные зависимости Чит.зал  Группа Чит.зал  Сотрудник

    Многозначная зависимость AB отношения R называется тривиальной, если атрибут B является подмножеством атрибутов A или A B = R. В противном случае многозначная зависимость называется нетривиальной.

    Приведение к 1НФ

    Обе зависимости – нетривиальные, дублирование информации

    Четвертая нормальная форма

    Отношение находится в четвертной нормальной форме тогда и только тогда, когда оно находится в нормальной форме Бойса-Кодда и не содержит нетривиальных зависимостей


    Чит.зал
    Группа
    Сотрудник

    Зал №1
    ВТ100
    Иванова

    Зал №1
    ВТ200
    Иванова

    Зал №1
    ВТ100
    Петрова

    Зал №1
    ВТ200
    Петрова

    …
    …
    …

    Зал №2
    АТ100
    Иванова

    Зал №2
    АТ200
    Кузнецова

    …
    …
    …

    Чит.зал
    Группа

    Зал №1
    ВТ100

    Зал №1
    ВТ200

    Зал №2
    АТ100

    Зал №2
    АТ200

    Чит.зал
    Сотрудник

    Зал №1
    Иванова

    Зал №1
    Петрова

    Зал №2
    Иванова

    Зал №2
    Кузнецова

    Декомпозиция

    Пятая нормальная форма

    Зависимость соединения – свойство декомпозиции (обычно более, чем на два отношения), которое заключается в том, что при обратном естественном соединении появляются ложные кортежи.

    Пятая нормальная форма – отсутствие зависимости соединения.

    написать администратору сайта