ПЛЕЩ. Учебное пособие содержит
 Скачать 3.78 Mb.
|
1.5.2. Методы нормализации и денормализации отношенийМетод нормализации отношения (таблицы) это процесс постепен но го улуч ше ния от но шения (таблицы) путем последовательного перевода отношения (таблицы) из ненор мализо ван ной формы в первую, во вторую, в третью (иногда в четвертую и пятую) нормальные формы. Проектирование таблиц можно начинать с построения концеп туаль ной модели и определения состава атрибутов для каждого объекта. За тем все атрибуты можно объединить в одну исходную таблицу. Можно сра зу, без построения концептуальной модели, сформировать исходную таб ли цу. Исходная таблица в дальнейшем нормализуется путем расщепления на взаимосвязанные новые таблицы. Таким образом, можно построить или уточ нить существующую концептуальную модель базы. Определение. Таблица находится не в нормализованной форме, если существует ячейка, в которой находится несколько значений. Пример ненормализованной таблицы ИЗДЕЛИЯ (Код изделия, список деталей). Может встретиться из делие, которое содержит список из нескольких деталей. Виды зависимостей между атрибутами Атрибут (группа атрибутов) В функционально зави сит от атрибута (группы атрибутов) A, если каждому значению A соответ ст вует одно зна че ние B. Такая зависимость изображается в виде A-->B (Табельный но мер -->Фамилия сотрудника). Если существует функциональная зависимость вида A-->B и B-->A, то имеет место функциональная взаимозависимость, кото рая изобра жа ет ся в виде A<-->B (Табельный номер <-->Номер паспорта сотрудника). Частичная функциональная зависимость это зависи мо сть не клю чевого атрибута от части составного ключа, а не от всего ключа. Полной функциональной зависимостью называется зависимость неключевого атрибута от всего ключа. Атрибут C транзитивно зависит от атрибута А, если выполняются условия A-->B и B-->C, но обратная зависимость отсутствует. Многозначные зависимости вида 1:M, M:1, M:M между атрибутами A и B изображаются в виде A-->>B, A<<--B и A<<-- >>B соответственно. Первая нормальная форма (1НФ) Определение. Таблица находится в первой нормальной форме, если в каждой ее ячейке находится не более одного значения. Пример. Преобразуем таблицу “ИЗДЕЛИЯ” из предыдущего при мера в таблицу вида: ИЗДЕЛИЯ (код изделия, деталь). Тогда, за счет дублирования кода изделия, в каждой строке в колонке “Деталь” будет стоять только одно значение наименование кода детали. Новая таб лица будет в первой нормальной форме. Покажем процесс нормализации на следующей исходной таблице: ВЫПУСК ИЗДЕЛИЙ (Код подразделения (KP), наименование подразделе ния (NP), код изделия (KI), наименование изделия (NI), код типа изделия (KTI), наименование типа изделия (NTI), дата выпуска (DVI), количество (KVI), себестоимость изделия (SI)). Ключевые атрибуты пер вич ного клю ча подчеркнуты. Эта таблица находится в первой нормальной форме. Рассмотрим аномалии (недостатки) первой нормальной формы.
Для устранения этих недостатков продолжим процесс нормализации. Вторая нормальная форма (2НФ) Определение. Таблица находится во второй нормальной форме, если она уже находится в первой нормальной форме, и все неключевые атри бу ты целиком зависят от всего ключа, а не от отдельной его части. Рассмотрим нашу таблицу на предмет выявления неключевых атри бу тов, зави ся щих только от части ключа. Атрибут “Наименование под раз де ления” зависит только от атрибута “Код подразделения” и не зависит от атрибутов “Код изделия” и “Дата вы пус ка”. Поэтому его следует удалить из таблицы. Чтобы не потерять ин формацию о подразделении создадим но вую таблицу “ПОДРАЗДЕЛЕ НИЯ” и в нее включим удаляемый атрибут “Наиме но ва ние подразделения” вместе с ключевым атрибутом “Код подразделения” (иначе потеряется связь с таб лицей “ВЫПУСК ИЗДЕЛИЙ”) и получим таб лицу вида: ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ (Код подразделения, наименование под раз де ления). Атрибут “Наименование изделия” зависит только от атрибута “Код изделия” и не зависит от остальных ключевых атрибутов. Аналогично пре ды дущему случаю, удалим его из таблицы в новую таб лицу: ИЗДЕЛИЯ (Код изделия, наименование изделия). Атрибут “Код типа изделия” зависит только от атрибута “Код из де лия” и не зависит от атрибутов “Код подразделения” и “Дата выпус ка”. Ана логично предыдущему случаю удалим его из таблицы, добавим в таб лицу “ИЗДЕЛИЯ” и получим таблицу: ИЗДЕЛИЯ (Код изделия, наименование изделия, код типа изделия). Атрибут “Наименование типа изделия” зависит только от атрибута “Код из де лия”. Ана логично предыдущему случаю удалим его из таблицы и добавим в таб лицу “ИЗДЕЛИЯ” и получим таблицу: ИЗДЕЛИЯ (Код изделия, наименование изделия, код типа изделия, наиме но вание типа изделия). Атрибуты “Количество” и “Себестоимость изделия” зависят от все го ключа, поэтому оставим их в исходной таблице. Таким образом, получим три таблицы: ВЫПУСК ИЗДЕЛИЙ (Код подразделения, код изделия, дата выпуска, коли чество, себестоимость изделия). ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ (Код подразделения, наименование под раз де ления). ИЗДЕЛИЯ (Код изделия, наименование изделия, код типа изделия, наиме но вание типа изделия). Очевидно, что все они находятся во второй нормальной форме. Третья нормальная форма (3НФ) Определение. Таблица находится в третьей нормальной форме, ес ли она уже находится во второй нормальной форме, и все неключевые ат рибуты взаимно функционально независимы. Очевидно, что первые две таблицы удовлетворяют определению треть ей нормальной формы. Рассмотрим таблицу “ИЗДЕЛИЯ”. Атрибут “Наиме но вание типа изделия” функционально зависит от неключевого атрибута “Код типа изделия”, поэтому его следует удалить (по определению третьей нормальной формы) из таблицы в новую: ТИПЫ ИЗДЕЛИЙ (Код типа изделия, наиме но вание типа изделия). В результате получим модель базы данных из че ты рех таблиц в третьей нормальной форме (рисунок 1.5.2.1): ВЫПУСК ИЗДЕЛИЙ (Код подразделения, код изделия, дата выпуска, коли чество, себестоимость изделия). ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ (Код подразделения, наименование под раз де ления). ИЗДЕЛИЯ (Код изделия, наименование изделия, код типа изделия). ТИПЫ ИЗДЕЛИЙ (Код типа изделия, наиме но вание типа изделия). ВЫПУСК ИЗДЕЛИЙ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ ТИПЫ ИЗДЕЛИЙ Рисунок 1.5.2.1. Модель базы данных “Выпуск изделий” Убедимся в исчезновении аномалий из первой нормальной формы.
Существуют еще несколько, редко используемых нормальных форм, которые связаны только с составными ключами. Усиленная третья нормальная форма, или нормальная форма Бойса Кодда (НФБК) Определение. Таблица находится в усиленной третьей нормальной форме, ес ли она уже находится в третьей нормальной форме, и в ней отсут ству ют функциональные зависимости ключевых атрибутов составного ключа от неключевых атрибутов. Четвертая нормальная форма (4НФ) Определение. Таблица находится в четвертой нормальной форме, если она уже находится в третьей нормальной форме, и в ней отсут ству ют мно го значные функциональные зависимости вида M:M между атрибутами. Пример. Имеется таблица вида: ПРЕПОДАВАТЕЛИ (Табельный номер преподавателя, предмет, группа). Очевидно, что имеем мно го значную функциональную зависимость между атрибутами “Предмет” и “Группа”. Будем считать, что для каждой группы одним преподавателем читается один набор предметов. Сущест вует аномалия: при до бав лении новой группы нужно добавить несколько записей, по числу чита емых преподавателем предметов, что вызывает не же лательное дублирование значений атрибута “Предмет”. Исключим мно го значную функциональную зависимость путем переноса этих атрибутов в раз ные таблицы, разделяя исходную таблицу на две: ПРЕПОДАВАТЕЛИ_ПРЕДМЕТЫ (Табельный номер преподавателя, пред мет). ПРЕПОДАВАТЕЛИ_ГРУППЫ (Табельный номер преподавателя, группа). Пятую нормальную форму (5НФ) не будем рассматривать из за крайне редкого ее использования (она возможна при наличии трех и более объ ектов, связанных друг с другом отношением “многие-ко-многим”), тем бо лее что она имеет недостатки. Денормализация процесс введения избыточности данных в таб ли цах (нарушения нормализации) в целях повышения производитель нос ти. Существуют нисходящая (копиро вание атрибута из родительского объекта в дочерний) и восходящая (копирование атрибута из дочернего в роди тель ский объект в форме итога) денормализация. Пример. Нормализованные таблицы “ПРЕПОДАВАТЕЛИ_ПРЕД МЕ ТЫ” и “ПРЕПОДАВАТЕЛИ_ГРУППЫ” из предыдущего примера мож но объединить в исходную таблицу “ПРЕПОДАВАТЕЛИ”. Хотя и будет дублирование данных, но работа с одной таблицей будет быстрее, чем с двумя нормализованными таблицами. В реальном проектировании разработчик должен достигнуть компро мис са между нормализацией (устранение избыточности) и денор ма ли за ци ей (уве личение производительности) таблиц. |