Лекция 11. Нормальные формы
Содержание лекционного занятия:
· первая нормальная форма
· вторая нормальная форма
Теория нормализации основана на концепции нормальных форм. Каждой нормальной форме соответствует некоторый определенный набор ограничений, и отношение находится в некоторой нормальной форме, если оно удовлетворяет свойственному данной форме набору ограничений.
В теории реляционных баз данных обычно выделяется следующая последовательность нормальных форм:
· первая нормальная форма (1NF);
· вторая нормальная форма (2NF);
· третья нормальная форма (3NF);
· нормальная форма Бойса—Кодда (BCNF);
· четвертая нормальная форма (4NF);
· пятая нормальная форма, или нормальная форма проекции-соединения (5NF или PJ/NF).
Основные свойства нормальных форм:
· каждая следующая нормальная форма в некотором смысле лучше предыдущей;
· при переходе к следующей нормальной форме свойства предыдущих нормальных свойств сохраняются.
В основе процесса проектирования лежит метод нормализации — декомпозиция отношения, находящегося в предыдущей нормальной форме, в два или более отношения, удовлетворяющих требованиям следующей нормальной формы.
Наиболее важные на практике нормальные формы отношений основываются на фундаментальном в теории реляционных баз данных понятии функциональной зависимости. Функционально зависимым считается такой атрибут, значение которого однозначно определяется значением другого атрибута. Функционально зависимые атрибуты обозначаются следующим образом: X —> Y. Эта запись означает, что если два кортежа в таблице имеют одно и то же значение атрибута X, то они имеют одно и то же значение атрибута Y. Атрибут, указываемый в левой части, называется детерминантом.
Первичный ключ таблицы является детерминантом, так как его значение однозначно определяет значение любого атрибута таблицы.
Первая нормальная форма
Ограничение первой нормальной формы — значения всех атрибутов отношения должны быть атомарными. Данное требование является базовым требованием классической реляционной модели данных, поэтому любая реляционная таблица (в том числе и таблица, структура которой изображена на рис. 4.2) по определению уже находится в первой нормальной форме.
Вторая нормальная форма
Отношение находится во второй нормальной форме в том и только в том случае, когда это отношение находится в первой нормальной форме и каждый неключевой атрибут полностью зависит от первичного ключа.
Неключевым называется любой атрибут отношения, не входящий в состав первичного ключа. Чтобы перейти от первой нормальной формы ко второй, нужно выполнить следующие шаги:
1. Определить, на какие части можно разбить первичный ключ, так чтобы некоторые из неключевых полей зависели от одной из этих частей (причем эти части могут содержать несколько атрибутов).
2. Создать новую таблицу для каждой такой части ключа и группы зависящих от нее полей и переместить их в эту таблицу. Часть бывшего первичного ключа станет при этом первичным ключом новой таблицы.
3. Удалить из исходной таблицы поля, перемещенные в другие таблицы, кроме тех их них, которые станут внешними ключами.
В нашем примере для приведения таблицы СОТРУДНИКИ ко второй нормальной форме ее следует разделить на две таблицы. Первичный ключ исходной таблицы состоит из двух атрибутов — «Код сотрудника» и «Должность». Все же личные данные о сотрудниках зависят только от атрибута «Код сотрудника». Атрибуты, соответствующие этим данным, мы и выделим в качестве одной из таблиц, которую назовем ФИЗИЧЕСКИЕ ЛИЦА. Информацию же о должностях и их оплате вынесем в другую таблицу, которой присвоим имя СОТРУДНИКИ. Схема приведения таблицы ко второй нормальной форме приведена на рис. 3.
Рис. 3. Приведение таблицы ко второй нормальной форме
Полученные две таблицы связаны между собой по полю «Код физического лица», которое является первичным ключом для таблицы ФИЗИЧЕСКИЕ ЛИЦА и внешним ключом для таблицы СОТРУДНИКИ. Данное поле отсутствовало в исходной таблице и было добавлено при проведении нормализации.
Вопросы для самоконтроля:
1.Создание структуры баз данных.
2.Что представляет собой структура баз данных?
Рекомендуемая литература:
1. Дейт К.Дж. Введение в системы баз данных. - К.: Диалектика, 1998. - 784 с.
2. Ульман Дж., Уидом Д. Основы систем баз данных. - М.: ЛОРИ, 2000. - 374 с.