Нормалізація даних і допустима надлишковість

Коли людина починає працювати з базами даних, зокрема реляційними, їй часто доводиться чути про нормалізацію даних і зведення їх до якоїсь конкретнної нормальної форми.

Нормалізація – це спосіб реалізації зв’язків і збереження даних в таблицях бази даних. Ціллю нормалізації є позбавлення від зайвих даних в таблиці. Існує кілька різних рівнів, або типів, нормалізації. Наведемо їх короткий опис.

Дуже часто кінцевою ціллю є база даних третьої нормальної форми (3NF). В більшості випадків це оптимальний компроміс між двома протилежними тенденціями – прагненням до нормалізації і необхідністю зберігати функціональні можливості і простоту реалізації. Існують й інші рівні, крім 3NF, але на практиці їх використання призводить до того, що на перший план виходять питання, пов’язані зі структурою, а не функціональністю.

До нормалізації в структурі бази даних використовуються показники, за допомогою яких зберігаються зв’язки між різними таблицями і значеннями. Можна відмінити створення зв’язаних списків, при використанні яких в кожному рядку таблиці бази даних мітиться покажчик і на попередній, і на наступний рядок. При роботі з базою даних відбувається рух по списку зв’язків між записами.

В реляційних базах даних рядки ніколи не впорядковуються. Замість цього використовуються оператори, які впорядковують дані в режимі рееального часу і виконують з ними необхідні обчислення.

П ерша нормальна форма. В першій нормальній формі – 1NF – закладаються основи реляційної системи. В 1NF на перетині рядка і стовпчика не може міститися кілька значень. В термінології баз даних це означає, що кожне значення в таблиці баз даних є атомарним, або одиничним. Наприклад, до нормалізації ми мали таблицю “ПІ” (див. малюнок. 2.9,1), після приведення її до першої нормальної форми, вона набуде вигляду, як на малюнку. 2.9,2.

Друга нормальна форма. Першою умовою для другої нормальної форми – 2NF – є виконання вимог до першої нормальної форми. Друга умова полягає в тому, що кожен рядок таблиці бази даних повинен містити унікальний ідентифікатор.

Третя нормальна форма. Аналогічно випадку з другою нормальною формою 2NF, коли першою вимогою була узгодженість з 1NF, модель 3NF вимагає узгодження з моделлю 2NF, тобто виконання всіх її умов. Коротко це виглядає так: в таблиці 3NF не повинно бути надлишкових неключових стовпчиків, пов’язаних з неключовими стовпчиками інших таблиць.Наприклад, ми маємо таблицю робітників (табл. “ПІ_2NF”, мал. 2.10) і таблицю будівельних матеріалів “БудМ” (мал. 2.11.1). Після виконання нормалізації із зведенням до третьої нормальної форми ми отримаємо таблицю належності будівельних матеріалів “ПІ_БудМ_3NF” (мал. 2.11.2).

Припустимо, що таблиця 3NF буде пов’язана з таблицею будівельних матеріалів, яка міститиме найменування порядку кількох тисяч одиниць. Таким чином, отримання назви будівельного матеріала, приписаного до конкретного робітника, змусить нас проводити пошук по надто великій таблиці. Тому в даному випадку матиме сенс допущення надлишковості, зображену на малюнку 2.12.