Нормализация таблиц реляционной базы данных

Реляционная база данных представляет собой некоторое множество таблиц, связанных между собой. Число таблиц в одном файле или одной базе данных зависит от многих факторов, основными из которых являются:

- состав пользователей базы данных

- обеспечение целостности информации

- обеспечение наименьшего объема требуемой памяти и минимального времени обработки данных

Учет данных факторов при проектировании реляционных баз данных осуществляется методами нормализации таблиц и установлением связей между ними.

Нормализация таблиц представляет собой способы разделения одной таблицы базы данных на несколько таблиц, в целом отвечающих перечисленным выше требованиям.

Нормализация таблицы представляет собой последовательное изменение структуры таблицы до тех пор, пока она не будет удовлетворять требованиям последней формы нормализации. Всего существует шесть форм нормализации:

- первая нормальная форма

- вторая нормальная форма

- третья нормальная форма

- нормальная форма Бойса – Кодда

- четвертая нормальная форма

- пятая нормальная форма

При описании нормальных форм используются следующие понятия: «функциональная зависимость между полями», «полная функциональная зависимость», «многозначная функциональная зависимость между полями», «транзитивная функциональная зависимость», «взаимная независимость между полями».

Функциональной зависимостью между полями А и В называется зависимость, при которой каждому значению А в любой момент времени соответствует единственной значение В из всех возможных. Примером функциональной зависимости может служить связь между идентификационным номером налогоплательщика и номером его паспорта.

Полной функциональной зависимостью между составным полем А и полем В называется зависимость, при которой поле В зависит функционально от поля А и не зависит функционально от любого подмножества поля А.

Многозначная функциональная зависимость между полями определяется следующим образом. Поле А многозначно определяет поле В, если для каждого значения поля А существует «хорошо определенное множество» соответствующих значений поля В. например, если рассматривать таблицу успеваемости учащихся в школе, включающую в себя поля «Предмет» (поле А) и «Оценка» (поле В), то поле В имеет «хорошо определенное множество» допустимых значений: 1,2,3,4,5, т.е. для каждого значения поля «Предмет» существует многозначное «хорошо определенное множество» значений поля «Оценка».

Транзитивная функциональная зависимость между полями А и С существует в том случае. Если поле С функционально зависит от В, а поле В функционально зависит от поля А; при этом не существует функциональной зависимости поля А от поля В.

Взаимная независимость между полями определяется следующим образом. Несколько полей взаимно независимы, если ни одно из них не является функционально зависимым от другого.

Первая нормальная форма

Таблица находится в первой нормальной форме тогда и только тогда, когда ни одно из полей не содержит более одного значения и любое ключевое поле не пусто.

Первая нормальная форма является основой реляционной модели данных. Любая таблица в реляционной базе данных автоматически находится в первой нормальной форме, иное просто невозможно по определению. В такой таблице не должно содержаться полей (признаков), которые можно было бы разделить на несколько полей (признаков).

Ненормализованными, как правило, бывают таблицы, изначально не предназначенные для компьютерной обработки содержащейся в них информации. Например, в таблице 2.1 показан фрагмент таблицы из справочника «Универсальные металлорежущие станки», изданного Экспериментальным научно – исследовательским институтом металлорежущих станков.

Таблица 2.1