4. Проектирование баз данных с использованием теории нормализации. ЗНФ. Примеры аномалий возникающих при нарушении. Примеры приведения схем к ЗНФ. Сравнение сильно и слабо нормализованных схем.

Третья нормальная форма

Отношение R находится в третьей нормальной форме если оно находится во второй нормальной форме и отсутствуют транзитивные функциональные зависимости атрибутов от потенциального ключа.

Транзитивная зависимость.

Если X →Y и Z →X, то зависимость Z→Y называется транзитивной.

Условие зависимости от «полного ключа» неключевых атрибутов обеспечивает то, что таблица находится во второй нормальной форме; а условие зависимости их от «ничего, кроме ключа» — то, что они находятся в третьей нормальной форме.

Пример №1

Рассмотрим в качестве примера отношение, которое находится во 2NF, но не соответствует 3NF:

Сотрудник Отдел Телефон

В отношении атрибут «Сотрудник» является первичным ключом. Личных телефонов у сотрудников нет, и телефон сотрудника зависит исключительно от отдела.

Таким образом, в отношении существуют следующие функциональные зависимости: Сотрудник → Отдел, Отдел → Телефон, Сотрудник → Телефон.

Зависимость Сотрудник → Телефон является транзитивной, следовательно, отношение не находится в 3NF.

В результате декомпозиции отношения R1 получаются два отношения, находящиеся в 3NF:

R2 Отдел Телефон

R3 Сотрудник Отдел

Исходное отношение R1 при необходимости легко получается в результате операции соединения отношений R2 и R3.

Проблемы, возникающие при работе с текущим отношением:

Дублирование информации об отделах.

Аномалии вставки (INSERT):

Возможно появление сотрудника с тем же номером отдела, но с другим телефоном.

Аномалии обновления (UPDATE):

При необходимости изменить телефон отдела, необходимо изменить его во всех местах где он встречается.

Аномалии удаления (DELETE):

При удалении всех сотрудников, принадлежащих определенному отделу исчезает информация об отделе.

Нормальная форма Бойса-Кодда

Иногда нормальную форму Бойса-Кодда называют усиленной третьей нормальной формой, поскольку она во всех отношениях сильнее (строже) по сравнению с ранее определённой ЗНФ.

Отношение R находится в нормальной форме БойсаКодда если оно находится в третьей нормальной форме и все функционально определяющие совокупности атрибутов являются потенциальным ключом.

Нормализованное отношение находится в НФБК тогда и только тогда, когда каждый детерминант является потенциальным ключом.

До определения НФБК, предполагалось, что в отношении один потенциальный ключ, который и является первичным. НФБК можетнарушаться в случае, когда потенциальных ключей несколько.

Ситуация, когда отношение будет находиться в 3NF, но не в BCNF, возникает, например, при условии, что отношение имеет два (или более) потенциальных ключа, которые являются составными и имеют общий атрибут. На практике такая ситуация встречается достаточно редко, для всех прочих отношений 3NF и BCNF эквивалентны.

Таким образом, требование о фактической зависимости неключевых атрибутов от всего ключа целиком и ни от чего другого, кроме как от ключа, распространяется и на ключевые атрибуты.

Сравнение сильно и слабо нормализованных отношений

Операция выборки, - одна из основных операций в БД, так как ИС на основе БД предполагают использование данных для проведения аналитики и построения отчетов.В связи с этим на практике, как правило,  проводят денормализацию сущностей для увеличения скорости операций построения отчетов.Один из пунктов денормализации, - включение вычисляемых полей в сущности.