Аномалія видалення

Припустимо, що звільнились усі працівники певного відділу, тоді разом з інформацією про них у базі даних буде втрачено також інформацію про цей відділ. Якщо ж інформацію про відділ необхідно зберігати якийсь час, то це також може розглядатись як аномалія.

Аномалія надлишковості

Відомості про керівника відділу та про тип контракту повторюються в ряді кортежів бази даних. Основні проблеми зі зберіганням надлишку інформації пов'язані не лише з неефективним використанням пам'яті, а і з забезпеченням підтримки узгодженості цих даних.

Описані проблеми пов'язані з поганою нормалізацією відношень. Можливість виникнення аномалій в процесі модифікації ненормалізованих відношень свідчить про неадекватність моделі даних предметної області. Це означає, що логічна модель даних або просто невірна, або необхідні додаткові зусилля для реалізації всіх обмежень, що визначені в предметній області. Так, для підтримки відношення ЗАКЛАД у цілісному стані доведеться витратити додаткові зусилля на створення спеціальних процедур, витрачати дисковий простір на зберігання надмірних даних, неминуче вводити NULL-значення.

Всі ці проблеми можуть бути вирішені ще на стадії логічного проектування, якщо застосовувати спеціальні методики нормалізації реляційної бази даних. Для усунення аномалій оновлення застосовується метод нормалізації відношень, заснований на поняттях функціональної залежності і нормальних форм.

Основні поняття теорія нормалізації

Введемо поняття: нормалізація, функціональна залежність атрибутів, декомпозиція, принцип нормалізації та типи нормальних форм.

Нормалізація відношень. Це ітераційний зворотний процес розбиття початкового відношення на кілька простіших відношень меншої розмірності. Під зворотністю процесу розуміють те, що операція об'єднання отриманих нових відношень має дати початкове відношення без втрат інформації.

Функціональна залежність атрибутів. У відношенні R (А, В) атрибут В залежить від атрибуту А (А  В) тоді, коли в кожний момент часу одному й тому самому значенню А відповідає одне значення В.

В основу нормалізації покладено принцип декомпозиції. Декомпозиція – це процес поділу одного відношення на кілька простіших відношень меншої розмірності шляхом застосування до початкового відношення операцій реляційної алгебри. В результаті отримаємо нове відношення шляхом вибору певних стовпців з поточного відношення. Якщо результат містить кортежі, що повторюються, то залишається тільки один кортеж з групи.

Отриманий в результаті нормалізації склад атрибутів відношень бази даних повинен відповідати таким вимогам: між атрибутами не має бути небажаних функціональних залежностей, групування атрибутів має забезпечувати мінімальне дублювання даних, їх обробку й поновлення без ускладнень і аномалій. Водночас отримані в результаті декомпозиції відношення не повинні втратити функціональних залежностей початкового відношення, бо це може призвести до викривлення семантики даного відношення.

Нормальні форми відношень

Апарат нормалізації розробив Кодд. Кожна нормальна форма обмежує тип допустимих залежностей між атрибутами. Спочатку Кодд виділив три нормальні форми: першу, другу і третю нормальні форми (скорочена назва – 1НФ, 2НФ і ЗНФ). Найбільш досконала з них – ЗНФ. Потім були визначені нормальна форма Бойса-Кодда (НФБК), четверта та п’ята нормальні форми (4НФ і 5НФ). Основними з них є: 1НФ, 2НФ, ЗНФ і НФБК. Рідше використовуються 4НФ і 5НФ.