26. Аномальность и избыточность бд. Основные нормальные формы таблиц

Нормализация таблиц – это формальный аппарат ограничений на формирование таблиц, описывающий разбиение таблиц на две или более частей и обеспечивающий лучшее применение методов добавления, изменения и удаления данных, или еще проще – процесс представления данных в виде простых двумерных таблиц, который позволяет устранить дублирование и обеспечивает непротиворечивость хранимых в базе данных. Таким образом, окончательной целью нормализации является получение такого проекта (модели) базы данных, в котором любая часть информации хранится лишь в одном месте, то есть, исключается избыточность информации. Это делается не столько с целью экономии места (в некоторых случаях нормализованные таблицы занимают больше места, чем ненормализованные), сколько для исключения возможности противоречий в хранимых данных. Если исходить из структуры данных, то нормализацией называется процесс превращения сетевой или иерархической структуры данных в реляционную.

Таблица считается нормализованной на определенном уровне, когда она удовлетворяет условиям, накладываемым соответствующей формой нормализации. Процесс нормализации представляет собой последовательное изменение структуры таблиц до тех пор, пока она не будет удовлетворять требованиям последней формы нормализации. Существуют следующие шесть форм нормализации:

- первая нормальная форма (First Normal Form, 1NF);

- вторая нормальная форма (Second Normal Form, 2NF);

- третья нормальная форма (Third Normal Form, 3NF);

- нормальная форма Бойса – Кодда (Brice – Codd Normal Form, BCNF);

- четвертая нормальная форма (Fourth Normal Form, 4NF);

- пятая нормальная форма, или нормальная форма проекции – соединения

Основные свойства НФ:

- каждая следующая НФ в некотором смысле лучше предыдущей;

- при переходе к следующей НФ свойства предыдущих нормальных форм сохраняются.

Первая нормальная форма требует, чтобы на любом пересечении строки и столбца находилось единственное значение, которое должно быть атомарным. Кроме того, в таблице, удовлетворяющей первой нормальной форме, не должно быть повторяющихся столбцов.

Говорят, что таблица задана в первой нормальной форме, если ни один из ее элементов сам не является таблицей ( то есть нет полей, хранящих более одного значения).

Вторая нормальная форма

Второе правило нормализации требует, чтобы таблица находилась в первой нормальной форме, и любой неключевой столбец зависел от всего первичного ключа, т.е. он должен находится в полной функциональной зависимости от первичного ключа. Следовательно, таблица не должна содержать неключевых столбцов, зависящих только от части составного первичного ключа.

Третья нормальная форма

Третья нормальная форма повышает требования второй нормальной формы, она требует, чтобы ни один неключевой столбец не зависел от другого неключевого столбца. Любой неключевой столбец должен зависеть только от столбца первичного ключа. Можно сказать, что таблица находится в третьей нормальной форме, если она находится во второй нормальной форме и каждое неключевое поле нетранзитивно зависит от первичного ключа.