4. Нормализация әдіспен деректер қорын жобалау Дәріс 12. Деректер қорының нормализациясы

Енгізу аномалиясы, жаңарту және жою. Бастапқы нормаль форма

Бұл дәріс реляционды деректер қорын жобалауға арналған төрт дәрістің топтамасын ашады. Берілген дәрісте тек қана атрибут қатынастарының арасындағы функционалдық тәуелділікті ескеретін қатынас сұлбаларының нормализациясы туралы болады. Бұл нормализацияның «бастапқы қадамдары» әдетте қосымшалардың көптеген бөлігін қанағаттандыратын Бойс-Кодд нормаль формасында орналасқан барлық айнымалы қатынастар арқылы деректер қорының сұлбасын алуға мүмкіндік береді. Деректер қорын жобалау кезінде екі негізгі мәселе шешіледі.

• Пәндік аймақ объектілерін деректер моделінің абстрактілі объектілері ретінде және мұндағы бейленер пәндік аймақ семантикасына қарсы келмейтіндей, мүмкіндігінше тиімді болатындай қалай бейнелеуге болады? Бұл мәселені көбінде деректер қорын логикалық жобалау мәселесі деп атайды.

• Деректер қорына сұраныстың орындалу тиімділігін қалай қамтамасыз етуге болады, яғни нақты ДҚБЖ ерекшеліктерін ескере отырып, сыртқы жадыдағы деректерді олардың қосымша құрылымдарын (мысалы, индекстер) қалай құрылғандығын талап ету қалай жүзеге асады? Әдетте, бұл мәселені деректер қорын физикалық жобалау мәселесі деп атайды.

Реляционды деректер қорында физикалық жобалау бөлігі бойынша қандай да ортақ шешім жоспарлау өте қиын. Мұнда қолданылатын ДҚБЖ –не көп нәрселер тәуелді болады. Сондықтан кез келген реляционды ДҚБЖ тәуелді реляционды деректер қорын логикалық жобалау сұрақтарымен шектелеміз. Бұдан басқа, жобалаудың өте маңызды аспектісін – жалпы түрдегі біртұтастық шектеуінің анықтамасын (функционалды және көпмәнді тәуелділіктермен берілетін шектеулер, сонымен қатар жобалау/бірігу тәуелділіктерінен басқасы) қарастырмаймыз. Біртұтастық шектеулерінің механизмдері (SQL-бағытталған жүйелер) дамыған ДҚБЖ қолданған кезде біртұтастық шектеуінанықтау үшін қандай да бір тиімді жолын табу қиын. Бұл шектеулер күрделі туындаған формада болуы мүмкін, олардың қалыптасуы инженерлік шеберлікке емес өнер саласына жақындау. Әдебиеттерде осы жайлы көрсетілетін ол біртұтастық шектеуінің тізімін автоматты тексеру болып табылады.

Сондықтан осы және келесі дәрістерде реляционды деректер қорын жобалау мәселесі ДҚ қандай қатынастардан тұратыны және сол қатынастарда қандай атрибуттар болатыны туралы шешім қабылдаудан тұрады. Осы және келесі дәрістерде деректер қорын жобалаудың барлық үдерістері қатынас сұлбасының қанағаттандырылатын тізімінетізбектеле жақындау тәсілімен реляционды деректер моделінің терминінде жүзеге асатын классикалық жақындау қарастырылады. Пәндік аймақтың бастапқы нүктесі бір немесе бірнеше қатынастар түрінде көрсетіледі және жобалаудың әрбір қадамында «жақсы» қасиетке ие қатынас сұлбаларының кейбір тізімі жүзеге асады. Жобалау үдерісі қатынас сұлбаларының нормализация үдерісі болып табылады, мұндағы әрбір нормаль форма алдыңғысынан жақсы қасиетке ие болады.

Әрбір нормаль формаға белгілі шектелер тізімі сәйкес келеді және қатынастар оның қасиетіне тән шектеулер тізімін қанағаттандырса, белгілі шектеулер тізіміне сәйкес келеді. Мысал ретінде бастапқы нормаль форма шектеулері қызмет етеді – барлық қатынас атрибуттары атомарлы. Бастапқы нормаль форма талабы классикалық реляционды базаның талабы болып табылады, қатынастың бастапқы тізімі сол талапқа сәйкес деп есептейік.

Реляционды деректер қорының теориясында, әдетте, келесідей нормаль форма тізбегі ерекшеленеді:

• бастапқы нормаль форма (1NF);

• екінші нормаль форма (2NF);

• үшінші нормаль форма (3NF);

• Бойс-Кодд нормаль формасы (BCNF);

• төртінші нормаль форма (4NF);

• бесінші нормаль форма немесе жобалау-бірігу нормаль формасы (5NF немесе PJ/NF).

Нормаль формалардың негізгі қасиеттері келесілерден тұрады:

• әрбір нормаль форма кеәбір мағынада алдыңғы нормаль формадан жақсырақ;

• келесі нормаль формаға өткен кезде алдыңғы нормаль форма қасиеттері сақталады.

Жобалау үдерісінің негізінде нормализация тәсілі жатыр, яғни алдыңғы нормаль формада орналасқан қатынас декомпозициясы келесі нормаль форманың екі немесе одан да көп талаптарын қанағаттандырады.

Бұл дәрісте нормализация үдерісінің бастапқы қадамдарын талқылаймыз, оларда қатынас атрибуттарының функцмоналды тәуелділіктері ескеріледі. Бұл қадамдарды бастапқы деп атаймыз, олар көбінде қосымшалардың қажеттіліктерін қанағаттандыратын реляционды деректер қорының сұлбасын алуға мүмкіндік беретін негізгі тәжірибелік маңызы бар.