12.7. Другие нормальные формы

Прежде чем завершить обсуждение вопросов нормализации, следует напомнить сде­ланное в главе 11 замечание о том, что, помимо уже описанных, существуют и другие нормальные формы. Дело в том, что теория нормализации и связанные с ней вопросы (в настоящее время эту область обычно называют теорией зависимостей) развились в зна­чительную самостоятельную область знаний с обширной литературой. Исследования в данной области продолжаются и в настоящее время, причем довольно успешно. Однако сколько-нибудь углубленный обзор этих исследований выходит за рамки данной главы. Заинтересованный читатель найдет достаточно полный обзор полученных в этой области результатов в [12.17] (по состоянию на середину 1980-х годов). Ниже мы лишь кратко упомянем о некоторых из них.

1. Доменно-ключевая нормальная форма (ДКНФ). Эта форма была предложена Фейгином [12.15]. В отличие от рассмотренных выше нормальных форм, она не определяется в терминах функциональных зависимостей, многозначных зависимо­стей или зависимостей соединения. Вместо этого утверждается, что переменная-отношение R находится в ДКНФ тогда и только тогда, когда каждое наложенное на нее ограничение является логическим следствием ограничений доменов и ограни­чений ключей, наложенных на данную переменную-отношение R.

• Ограничение домена в том смысле, в котором оно здесь употребляется, — это ограничение, предписывающее использование для определенного атрибута зна­чений только из некоторого заданного домена. (В главе 8 это ограничение упо­минается как ограничение атрибута, а не как ограничение домена.)

• Ограничение ключа — это ограничение, утверждающее, что некоторый атрибут или комбинация атрибутов представляет собой потенциальный ключ.

Концептуально реализация ограничений, которые установлены для переменной-отношения, находящейся в ДКНФ, осуществляется очень просто, поскольку для этого достаточно реализовать поддержку ограничений домена и ключа, а все ос­тальные ограничения будут приведены в действие автоматически. Обратите внима­ние, что под выражением "все остальные ограничения" подразумевается нечто большее, чем просто функциональные и многозначные зависимости или зависимо­сти соединения. Фактически это выражение обозначает весь предикат данной пе­ременной-отношения.

Фейгин в [12.15] показал, что любая переменная-отношение, находящаяся в ДКНФ, находится в 5НФ (а значит, в 4НФ и т.д.), а также в форме типа (3,3)НФ (подробнее! о ней рассказывается ниже). Однако не всегда можно привести переменную-! отношение к ДКНФ или получить ответ на вопрос "Когда такое приведение может быть выполнено?".

2. Нормальная форма типа "выборка — объединение". Вновь обратимся к пе­ременной-отношению S с данными о поставщиках. Согласно описанной выше теории нормализации эта переменная-отношение находится в 5НФ и, следова­тельно, не характеризуется аномалиями и не нуждается в дальнейшем разбиении на проекции для устранения аномалий. Но зачем хранить сведения обо всех по­ставщиках в одной переменной-отношении? Может, было бы лучше разместить данные о поставщиках из Лондона в одном отношении (например, в отношении LS), из Парижа — в другом (например, в PS) и т.д.? Иначе говоря, может быть, стоило бы рассмотреть возможность декомпозиции на основе некоторого огра­ничения, а не на основе проекции? Лучше или хуже будет структура данных, по­лученная в результате такой декомпозиции? (Фактически она всегда получается хуже (см. упр. 7.8 в главе 7), однако классическая теория нормализации не может дать ответа на поставленные выше вопросы.)

Другим направлением в исследованиях нормализации является применение декомпо­зиции на основе операций, отличных от проекции. В рассматриваемом выше примере, как уже упоминалось, операцией декомпозиции является непересекающееся ограничение, а соответствующей операцией композиции — непересекающееся объе­динение. Таким образом, вполне возможно создать "ограничительно-объединитель­ную" теорию нормализации, аналогичную, но ортогональную (независимую), относи­тельно обсуждавшейся выше проекционно-соединительной теории нормализации⁷. Автору настоящей книги ничего не известно о достаточно развитых теориях подоб­ного типа, однако некоторые исходные идеи можно найти в статье Смита [12.26], где дано определение новой нормальной формы под названием (3,3)НФ. Подразумевает­ся, что переменная-отношение в (3,3)НФ уже находится в НФБК, однако необяза­тельно находится в 4НФ, так же как переменная-отношение в 4НФ не обязательно находится в (3,3)НФ. Таким образом, как и предполагалось выше, приведение к фор­ме типа (3,3)НФ является независимым по отношению к приведению к 4НФ (и 5НФ). Более подробно об этом можно прочесть в [12.14], [12.22].