3. Основы теории нормальных форм

В реляционных БД определенная часть информации выражается множеством {известных функциональных} зависимостей между атрибутами сущностей (между полями таблиц). Однако, некоторые зависимости могут быть нежелательны из-за побочных эффектов (аномалий), которые они вызывают при модификации базы данных. Для их устранения прибегают к процедуре, называемой декомпозицией (разложением, разбиением) исходных таблиц, {что составляет суть процесса нормализации. Другими словами,} нормализация – это пошаговый обратимый процесс замены данной совокупности таблиц другой, в которой таблицы имеют более простую структуру.

Обратимость означает возможность восстановления структуры исходной совокупности таблиц. Для этого необходима декомпозиция, гарантирующая отсутствие потерь и сохранение зависимостей.

S

SST

SC

В качестве примера рассмотрим таблицу поставщиков.

код_п	статус	город
п3	30	Париж
п5	30	Лондон

код_п	статус
п3	30
SST п5	30

код_п	город
п3	Париж
SC п5	Лондон

а)

б)

статус	город
30	Париж
30	Лондон

код_п	статус
п3	30
п5	30

{Ознакомившись с приведенными декомпозициями, можно заметить две особенности:}

1. В случае (а) информация не утрачивается, {поскольку отношения SST и SC все еще содержат данные о том, что поставщик п3 имеет статус 30 и находится в Париже, а поставщик п5 имеет статус 30 и находится в Лондоне. Иначе говоря, первая} декомпозиция действительно является декомпозицией без потерь.

2. В случае (б), наоборот, некоторая информация утрачивается, {поскольку оба поставщика имеют статус 30, но при этом нельзя сказать, какой из них в каком городе находится. Иначе говоря, вторая} декомпозиция не является декомпозицией без потерь (полной декомпозицией).

Существуют 6 “нормальных форм”, в которых могут находиться таблицы БД. {Ограничиться рассмотрением лишь первых трех. Для проектирования большинства БД достаточно.}

Первая нормальная форма (1нф)

Таблица находится в первой нормальной форме, если все ее поля имеют атомарные (единственные) значение, т.е. значение поля не должно быть множеством или группой. {Ненормализованной структуре соответствует многоуровневая таблица (иерархия) в отличие от однородной табличной структуры.}

Например:

Рейс (номер_рейса, пункт_назначения, расписание)

Расписание (день, время_вылета)

Пусть имеются следующие данные о рейсах:

Р101 Владивосток пон. 9:40

вт. 9:30

пятн. 10:30

Р800 Москва пон. 7:30

чет. 7:30

пятн. 7:30

Преобразовать эти данные в 1НФ можно 2 способами:

1) В составной таблице Рейс заменить таблицу Расписание соответствующими атрибутами:

Рейс (номер_рейса, пункт_назначения, день, время_вылета)

номер	пункт_назначения	день	время_вылета
Р101	Владивосток	пон.	9:40
Р101	Владивосток	вт.	9:30
Р101	Владивосток	пятн.	10:30
Р800	Москва	пон	7:30
Р800	Москва	чет.	7:30
Р800	Москва	пятн.	7:30

Недостатки этого способа:

а) избыточность; б) необходимость определения нового ключа.

2) Таблица с множественными значениями указывает на то, что существует, по крайней мере, один объект (сущность), который должен описываться отдельной таблицей. Нужно выделить из имеющейся таблицы этот объект, определить его структуру (поля), и провести декомпозицию таблицы так, чтобы каждая из полученных таблиц находилась в 1НФ:

Рейс (номер_рейса, пункт_назначения)

Расписание (номер_расписания, день, время_вылета, номер_рейса)

Рейс <--->> Расписание