Bazy_dannykh_i_znanii_UP_SHirokov_L.A._2000

ходимо произвести декомпозицию исходного отношения для его преобразования таким образом из 2НФ в третью нормальную форму

(3НФ).

Отношение R задано в третьей нормальной форме (3НФ), когда оно задано в 2НФ и каждый непервичный атрибут из R нетранзитивно зависит от любого из ключей-кандидатов.

С1						C1			C2
С2						C2			C3
						С3

a)б)

Рис. 6.13

Для отношения R, имеющего лишь один ключ и не имеющего многозначных зависимостей, представление в 3НФ ликвидирует избыточность и исключает аномалии выполнения операций включения, удаления и модификации.

Пример.

В отношении

Служащий(№Служащего, ФИО, ЗПлата, №Проекта, ДатаОкон-

чания),	а2 а3	а4	а5
а1

в котором каждый служащий занят лишь в одном проекте, атрибут а5 зависит от атрибута а4, который, в свою очередь, зависит от первичного атрибута а1. Следовательно, атрибут а5 транзитивно зависит от первичного атрибута а1, являющегося ключом. Эта транзитивная зависимость приводит к следующим аномалиям:

•до момента привлечения хотя бы одного конкретного служащего к выполнению данного проекта нет возможности записывать значения полей №Проекта и ДатаОкончания, хотя эти реквизиты не зависят от конкретного служащего;

•в случае снятия всех служащих с выполнения данного проекта (напри-

мер, при его передаче в другую бригаду) в БД уничтожается информация в полях №Проекта и ДатаОкончания;

•при изменении значения поля ДатаОкончания проекта необходим поиск всех записей, содержащих эту дату, и их корректировка.

Сцелью перевода отношения в 3НФ для ликвидации транзитивной зависимости в исходном отношении требуется декомпозиция этого отношения на два новых отношения:

Служащий (№Служащего, ФИО , ЗПлата, №Проекта)

и

81

Проект (№Проекта, ДатаОкончания).

Полученная пара отношений, функциональные зависимости для которых приведены на рис. 6.14, в отличие от исходного отношения не содержит транзитивных и неполных зависимостей. Теперь информация о проекте не зависит от информации о служащих, что и естественно, поскольку поле ДатаОкончания относится к Проекту, а не к Служащему как это и отображено на рис. 6.14,б.

Из изложенного можно сделать вывод, что отношение в ЗНФ является для АБД средством четкого осмысления предметной области. БД в ЗНФ имеет возможности естественного развития и модификации. Структуризация данных в соответствии с ЗНФ дает простое представление о данных для программистов и пользователей, уменьшает вероятность некорректности выполнения операций.

а1	*			а4	*
а2	*			а5
а3
а4	а)					б)

Рис. 6.14

6.6.ЭКСТРАНОРМАЛИЗАЦИОННЫЕ ФОРМЫ

6.6.1.Нормальная форма Бокса-Кодда

Если в отношении R нет многозначных зависимостей, но есть два или более ключей-кандидатов, то ЗНФ может создавать аномалии операций. В этом случае целесообразно применить "усиленную" ЗНФ, называемую также нормальной формой Бокса-Кодда.

Предварительно введем определение. В отношении R атрибут или комбинация атрибутов называется детерминантом, если от него функционально зависит какой-либо другой атрибут.

Нормализованная схема отношения R находится в усиленной ЗНФ, или нормальной форме Бокса-Кодда, если каждый детерминант является ключом-кандидатом.

Отношение в нормальной форме Бокса-Кодда (или усиленной ЗНФ) при отсутствии в отношении многозначных зависимостей не создает аномалий операций включения, удаления и модификации.

82

6.6.2. Четвертая нормальная форма

Если в отношении R, находящемся в ЗНФ, имеются многозначные зависимости, то оно для исключения аномалий операций должно быть нормализовано до четвертой нормальной формы.

Отношение R представлено в четвертой нормальной форме (ЧНФ) тогда и только тогда, когда каждая его полная декомпозиция из двух проекций такова, что обе проекции не содержат общего клю- ча-кандидата.

6.6.3. Пятая нормальная форма

Реляционная таблица, любая полная декомпозиция которой содержит во всех проекциях ключ-кандидат, считается находящейся в пятой нормальной форме (5НФ). Кроме того, реляционная таблица, для которой невозможна ни одна полная декомпозиция, также считается находящейся в 5НФ. В общем случае замена реляционной таблицы в 5НФ на любую ее полную декомпозицию, во-первых, не устраняет дублирования и, во-вторых, не обеспечивает сохранение присоединенных записей.

С другой стороны, если реляционная таблица не в 5НФ, то возможна ее полная декомпозиция с устранение дублирования и возможностью сохранения присоединенных записей. Если составляющие полную декомпозицию проекции, в свою очередь, не являются реляционными таблицами в 5НФ, то для каждой из них можно рассмотреть возможность последующей полной декомпозиции.

Таким образом, этапы нормализации составляют процесс последовательного перехода к полным декомпозициям. Основные цели нормализации:

•исключение дублирования данных;

•обеспечение сохранения присоединенных записей.

6.7.МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕАЛИЗАЦИИ НОРМАЛИЗАЦИИ

Проектировщик БД при решении информационных задач должен выявить в предметной области поля, выполнить их объединение реализовать процесс нормализации. Нормализация наиболее часто реализуется за три шага. Это наглядно иллюстрирует рис. 6.15. При

Ненормализованная	1НФ	2НФ	3НФ
форма БД

Рис. 6.15

установлении взаимозависимости данных имеется определенная свобода выбора количества и семантики типов полей в отношениях, а

83

также состава отношений. Разработчик должен выбирать такие атрибуты и отношения, которые наиболее устойчивы к пополнениям и модификациям в БД.

Особое внимание должно быть уделено выбору ключейкандидатов и первичного ключа из их числа. Например, нецелесообразно ключом-кандидатом назначать ФИО, так как в дальнейшем возможно появление однофамильцев. Недопустимо включение в состав ключа типов полей, значения которых в некоторых записях могут отсутствовать, так как это приведет к потере экземпляров записей и соответственно всех значений атрибутов.

Таким образом, как это отмечалось ранее, этапы нормализации составляют процесс последовательного перехода к полным декомпозициям. Основные цели нормализации обеспечиваются за счет:

•исключения дублирования данных;

•обеспечения сохранности присоединенных записей.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что называется нормализацией БД?

2.Приведите определение первой нормальной формы.

3.Как нормализуются иерархические модели данных?

4.Как нормализуются сетевые модели данных?

5.Каково назначение декомпозиции реляционных таблиц?

6.Что устанавливает теорема Хита?

7.Что является критерием полной декомпозиции, исключающей дублирование?

8.Приведите определение пятой нормальной формы.

9.Приведите определение второй нормальной формы.

10.Приведите определение третьей нормальной формы.

11.Приведите определение четвертой нормальной формы.

12.Изложите методику реализации нормализации.

84

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Ревунков Г.И. и др. Базы и банки данных и знаний. - М.: Высшая школа, 1992.

2.Вейнеров О.М., Самохвалов Э.Н. Проектирование баз данных САПР. - М.: Высшая школа, 1990.

3.Мейер Д. Теория реляционных баз данных. - М.: Мир, 1987.

4.Ульман Дж. Базы данных на Паскале. - М.: Машиностроение,

1990.

5.Диго С.М. Проектирование баз данных. - М.: Финансы и стати-

стика, 1988.

6.Каратыгин С.А., Тихонов А.Ф. Энциклопедия по СУБД

Paradox 4.5: В 2-х томах. - М.: Мир, 1994.

85