Нормализация отношений

• N_поставщика, товар -> цена
• товар -> цена

Неполная функциональная зависимость атрибута "цена" от ключа приводит к следующей аномалии: при изменении цены товара необходим  полный просмотр отношения для того, чтобы изменить все записи о его  поставщиках. Данная аномалия является следствием того факта, что в одной  структуре данных объединены два  семантических факта. Следующее  разложение дает отношения во 2НФ:

• ПОСТАВКИ (N_ПОСТАВЩИКА, ТОВАР)
• ЦЕНА_ТОВАРА (ТОВАР, ЦЕНА)

Таким образом, можно дать

Определение второй нормальной формы:

Отношение находится во 2НФ, если оно находится  в 1НФ и каждый неключевой атрибут функционально полно зависит от ключа.  

4.2.4. 3NF - третья нормальная форма.

Перед обсуждением  третьей нормальной формы необходимо ввести понятие транзитивной функциональной зависимости.

Определение:

Пусть X, Y, Z - три атрибута некоторого отношения. При этом X --> Y и Y --> Z, но обратное  
соответствие отсутствует, т.е. Z -/-> Y и Y -/-> X. Тогда  Z транзитивно зависит от X.  
   
Пусть имеется отношение ХРАНЕНИЕ (ФИРМА, СКЛАД, ОБЪЕМ), которое содержит информацию о фирмах, получающих товары со складов, и объемах этих складов. Ключевой атрибут - "фирма". Если каждая фирма может получать товар только с одного склада, то в данном отношении имеются следующие функциональные зависимости:

• фирма -> склад
• склад -> объем

При этом возникают  аномалии:

• если в данный момент ни одна фирма не получает товар со склада, то в базу данных нельзя ввести данные о его объеме (т.к. не определен ключевой атрибут)
• если объем склада изменяется, необходим просмотр всего отношения и изменение кортежей для всех фирм, связанных с данным складом.

Для устранения этих аномалий необходимо декомпозировать  исходное отношение на два:

• ХРАНЕНИЕ (ФИРМА, СКЛАД)
• ОБЪЕМ_СКЛАДА (СКЛАД, ОБЪЕМ)

Определение третьей нормальной формы:

Отношение находится в 3НФ, если оно находится  во 2НФ и каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависит от первичного ключа.  

4.2.5. BCNF - нормальная форма Бойса-Кодда.

Эта нормальная форма вводит дополнительное ограничение  по сравнению с 3НФ.  
Определение нормальной формы Бойса-Кодда:

Отношение находится в BCNF, если оно находится  во 3НФ и в ней отсутствуют зависимости  атрибутов первичного ключа от неключевых атрибутов.

Ситуация, когда  отношение будет находится в 3NF, но не в BCNF, возникает при условии, что отношение имеет два (или более) возможных ключа, которые являются составными и имеют общий атрибут. Заметим, что на практике такая ситуация встречается достаточно редко, для всех прочих отношений 3NF и BCNF эквивалентны.  

4.2.6. Многозначные зависимости и четвертая нормальная форма (4NF).

Четвертая нормальная форма касается отношений, в которых  имеются повторяющиеся наборы данных. Декомпозиция, основанная на функциональных зависимостях, не приводит к исключению такой избыточности. В этом случае используют декомпозицию, основанную на многозначных зависимостях.

Многозначная  зависимость является обобщением функциональной зависимости и рассматривает  соответствия между множествами значений атрибутов.

В качестве примера  рассмотрим отношение ПРЕПОДАВАТЕЛЬ (ИМЯ, КУРС, УЧЕБНОЕ_ПОСОБИЕ), хранящее сведения о курсах, читаемых преодавателем, и написанных им учебниках. Пусть профессор N читает курсы "Теория упругости" и "Теория колебаний" и имеет соответствующие учебные пособия, а профессор K читает курс "Теория удара" и является автором учебников "Теория удара" и "Теоретическая механика". Тогда наше отношение будет иметь вид:

      ----------------------------------------------------

      | ИМЯ  |  КУРС            | УЧЕБНОЕ_ПОСОБИЕ        |

      ----------------------------------------------------

      |  N   | Теория упругости | Теория упругости       |

      |  N   | Теория колебаний | Теория упругости       |

      |  N   | Теория упругости | Теория колебаний       |

      |  N   | Теория колебаний | Теория колебаний       |

      |  K   | Теория удара     | Теория удара           |

      |  K   | Теория удара     | Теоретическая механика |

      ----------------------------------------------------

добавляем:

      ----------------------------------------------------

      |  K   | Теория упругости | Теория удара           |

      |  K   | Теория упругости | Теоретическая механика |

      ----------------------------------------------------

Это отношение  имеет значительную избыточность и  его использование приводит к  возникновению аномалии обновления. Например, добавление информации о том, что профессор K будет также читать лекции по курсу "Теория упругости" приводит к необходимости добавить два кортежа (по одному для каждого написанного им учебника) вместо одного. Тем не менее, отношение ПРЕПОДАВАТЕЛЬ находится в NFBC (ключевой атрибут - ИМЯ).

Заметим, что  указанные аномалии исчезают при  замене отношения ПРЕПОДАВАТЕЛЬ  его проекциями:

      ---------------------------      -------------------------------

      | ИМЯ  |  КУРС            |      | ИМЯ |   УЧЕБНОЕ_ПОСОБИЕ     |

      ---------------------------      -------------------------------

      |  N   | Теория упругости |      |  N  |Теория упругости       |

      |  N   | Теория колебаний |      |  N  |Теория колебаний       |

      |  K   | Теория удара     |      |  K  |Теоретическая  механика |

      |  K   | Теория упругости |      |  K  |Теория удара           |

      ---------------------------      -------------------------------

Аномалия обновления возникает в данном случае потому, что в отношении ПРЕПОДАВАТЕЛЬ  имеются:

1. зависимость множества значений атрибута КУРС от множества значений атрибута ИМЯ
2. зависимость множества значений атрибута УЧЕБНОЕ_ПОСОБИЕ от множества значений атрибута ИМЯ.

Такие зависимости и  называются многозначными  и обозначаются как 

           ИМЯ ->> КУРС           ИМЯ ->> УЧЕБНОЕ_ПОСОБИЕ

Нетрудно  показать, что многозначные зависимости всегда образуют связанные  пары, поэтому их часто обозначают

             ИМЯ ->> КУРС | УЧЕБНОЕ_ПОСОБИЕ 

Очевидно, что каждая функциональная зависимость является многозначной, но не каждая многозначная зависимость является функциональной.

Определение четвертой нормальной формы:

Отношение находится в 4NF если оно находится в BCNF и в нем отстутсвуют многозначные зависимости, не являющиеся функциональными зависимостями.  

4.2.7. Зависимости по соединению и пятая нормальная форма (5NF).

До  сих пор мы предполагали, что единственной операцией, необходимой  для устранения избыточности в отношении, была декомпозиция его  на две проекции. Однако, существуют отношения, для которых нельзя выполнить декомпозицию без потерь на две проекции, но которые можно подвергнуть декомпозиции без потерь на три (или более) проекций. Этот факт получил название зависимости по соединению, а такие отношения называют 3-декомпозируемые отношения (ясно, что любое отношение можно назвать "n-декомпозируемым", где n >= 2).

Детально  этот вопрос здесь  мы не обсуждаем (полное изложение см. в книге К.Дейта), заметим лишь, что зависимость по соединению является обощением многозначной зависимости. Отношения, в которых имеются зависимости по соединению, не являющиеся одновременно ни многозначными, ни функциональными, также характеризуются аномалиями обновления. Поэтому, вводится понятие пятой нормальной формы.

Определение пятой нормальной формы:

Отношение находится в 5НФ тогда  и только тогда, когда  любая зависимость  по соединению в нем  определяется только его возможными ключами.

Другими словами, каждая проекция такого отношения  содержит не менее  одного возможного ключа  и не менее одного неключевого атрибута.  
 

К объектам СУБД относятся: таблицы, формы, запросы, отчёты, макросы и модули.

Таблицы √ служат источником данных для запросов фирм, объектов. В реляционных БД имеют двухмерную структуру. Состоят из полей и записей.

Форма √ это окно диалога или электронный документ, позволяющий осуществлять ввод данных и при задании определённых условий √ контролировать этот ввод.

Запросы √ это средства отбора данных из одной или нескольких таблиц при помощи определённых пользователем условий. Запросы позволяют отбирать, добавлять, удалять данные. Запросы √ это тоже таблица, созданная только в памяти компьютера. В запросах можно создавать вычисляемые поля, по которым можно сортировать и отбирать данные.

Отчёт √ это средство создания сложных многостраничных документов и вывода их на печать.

Макросы √ содержат описания действий, которые должны быть выполнены, при совершение некоторых событий. Макросы создаются пользователем, (это программирование) на языке программирования (Visual Bai-sic).

Модули √ это отдельные программы на языке Visual Bai-sic.