8.Принципы нормализации и денормализации модели данных. Аномалии. Основные нормальные формы.

Отношение– двумерная таблица, обладающая набором свойств:

1. Каждый столбец таблицы имеет уникальное имя.

2. Порядок расположения столбцов несущественен.

3. Каждая строка уникальна.

4. Порядок расположения строк несущественен.

5. Каждая ячейка хранит атомарное значение.(ФИО, Адрес – не атомарные)

6. В столбце хранятся данные одного типа.

Критерием правильности отношений может служить нормализация.

В некоторых отношениях в результате обновления данных возникают нежелательные последствия, называемые аномалиями модификации. Аномалия удаления – это ситуация, когда удаление одной строки из отношения вызывает потерю информации о двух или более фактах. Аномалия вставки возникает, когда нельзя записать в таблицу некоторый факт об одной сущности, не указав дополнительно некоторый факт о другой сущности. Т.е аномалией вставки называется ситуация, когда реляционная структура вынуждает добавлять информацию одновременно о двух или более фактах. Аномалия изменения возникает, когда при редактировании дублированных фактов не все данные будут изменены. Аномалии могут быть устранены путем разбиения исходного отношения на два или более новых отношений.

Отношения можно классифицировать по типам аномалий, которые ими ликвидируются. Типы, на которые подразделяются отношения в рамках этой классификации, называются нормальными формами. Нормализация – это процесс анализа отношений.

Первая нормальная форма (1НФ)

Любая таблица, являющаяся отношением, находится в первой нормальной форме.

Виды нарушений атомарности:

1. в атрибут помещены разные по смыслу значения 2. присутствует скрытое групповое значение

Вторая нормальная форма (2НФ)

Таблица находится во второй нормальной форме, если она находится в 1НФ и каждый неключевой атрибут зависит от ключа целиком. Вторую нормальную форму имеет смысл рассматривать только с составным ключом.

Третья нормальная форма (3НФ)

Таблица находится в третьей нормальной форме, если она находится в 2НФ и в ней нет транзитивных функциональных зависимостей, т.е. все неключевые атрибуты взаимно независимы.

Нормальная форма Бойса-Кодда (НФБК)

Отношение находится в нормальной форме Бойса-Кодда, если оно находится в 3НФ и каждый детерминант является ключом-кандидатом. Если атрибут В функционально зависит от атрибута А, то атрибут А называют детерминантом, а атрибут В –зависимой частью. Если в отношении существует определенное количество атрибутов (один или более), однозначно определяющее каждую строку, то такой набор атрибутов являетсяключом-кандидатомвPrimarykey. Причем, по выбору, любой из них станетPrimarykey, остальные –Alternativekey.

Четвертая нормальная форма (4НФ)

Отношение находится в четвертой нормальной форме, если оно находится в НФБК и в нем нет многозначных зависимостей.

Доменно-ключевая нормальная форма (ДКНФ)

Отношение находится в ДКНФ, если все ограничения, накладываемые на данное отношение, являются следствием определения доменов и ключей. Под ограничением здесь понимается любое условие, определяющее возможные статические значения атрибутов, истинность которого может быть проверена.

В контексте ДКНФ под доменом подразумевается только физическое описание допустимых значений атрибута

Ключ– уникальный идентификатор, позволяющий отличить один экземпляр от другого.

Неформальная интерпретация ДКНФ заключается в том, что каждое отношение должно иметь только одну тему.

19