Цели нормализации:

 

1. Исключение некоторых типов избыточности. Избыточность данных приводит к непродуктивному расходованию свободного места на диске и затрудняет обслуживание баз данных.

2. Устранение некоторых аномалий обновления. Например, если данные, хранящиеся в нескольких местах, потребуется изменить, в них придется внести одни и те же изменения во всех этих местах. Несогласованность информации в базе данных — это настоящий кошмар, который почти всегда приводит к возникновению ошибок. Если вы забудете хотя бы об одной таблице, которую нужно обновить, то все данные станут не достоверными.

3. Устранение некоторых аномалий выборки. Например, если данные, хранящиеся в нескольких местах, потребуется выбрать, то выборка одних и тех же данных из разных источников может дать различные результаты.

4. Упрощение процедуры применения необходимых ограничений целостности. Отношения, определенные с помощью первичных и внешних ключей позволяют организовать СУБД автоматический контроль согласованности данных, в том числе позволяют реализовать каскадное обновление связанных по внешнему ключу полей в соответствующих таблицах. Разработка проекта базы данных, который является достаточно «качественным» представлением реального мира, интуитивно понятен и может служить хорошей основой для последующего расширения;

 

Нормализация как таковая не имеет целью уменьшение или увеличение производительности работы или же уменьшение или увеличение физического объёма базы данных. Однако качественная модель, разработанная на основе принципов нормализации ведет к уменьшению физического объема базы данных и обеспечивает приемлемый уровень производительности.

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.

Детерминант – зная одно значение, определяем второе значение.

А>В (А определяет В).

Функциональная зависимость – атрибут В функционально зависит от атрибута А.

Третья нормальная форма (3НФ)

Таблица находится в третьей нормальной форме, если она находится в 2НФ и в ней нет транзитивный 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 является ключом-кандидатом в Primary key. Причем, по выбору, любой из них станет Primary key, остальные – Alternative key.

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.

4