Базы данных Методы нормализации
Определения Петров 5 Сидоров 4 5 4 3 2 Сидоров 3 Петров Иванов Средняя оценка
Определения Функциональная зависимость набора атрибутов B отношения R от набора атрибутов A того же отношения R. A R. B или A B означает такое отношение проекций R[A] и R[B], при котором любому элементу R[A] соответствует только один элемент R[B], входящий с ним в какой-либо кортеж отношения. Функциональная зависимость A B называется полной, если B функционально зависит от A и не зависит от любого подмножества A: A 1 A нет зависимости A 1 B. В противном случае функциональная зависимость называется не полной A – детерминант отношения
Определения Функциональная зависимость A B называется транзитивной, если существует набор атрибутов C такой, что 1) C A 2) B C 3) A C 4) Не существует C A 5) C B
Определения n n Суперключ – атрибут или множество атрибутов, однозначно определяющие кортеж данного отношения. Потенциальный ключ – суперключ, который не содержит подмножества, также являющегося суперключем данного отношения. Т. о. потенциальный ключ обладает свойствами уникальности и неприводимости. Первичный ключ – это потенциальный ключ, который выбран для уникальной идентификации кортежей внутри отношения Внешний ключ – это атрибут или множество атрибутов одного отношения, которые принимают значения потенциального ключа другого отношения (может быть и того же)
Определения Неключевой атрибут – атрибут, не входящий ни в один потенциальный ключ n Взаимно-независимые атрибуты – не зависят функционально один от другого n
Определения Жильцы Улица № дома № квартиры ФИО № паспорта Горького 202 4 Петров 1234567 Горького 321 4 Иванов 4321234 Первичный ключ Ремонт Внешний ключ Вид ремонта Дата Улица № дома № квартиры Капитальный 02. 2002 Горького 321 4 Крыша 03. 2003 Горького 202 4 Первичный ключ
Определения Нормализация отношений – это формальный аппарат декомпозиции отношений в соответствии с определенными требованиями к качеству отношений Критерии качества: n Отсутствие избыточности данных – повторение одних и тех же данных следует минимизировать n Отсутствие потенциальной противоречивости при обновлении данных – следует минимизировать количество операций обновления одних и тех же данных n Отсутствие повторяющихся операций добавления данных n Отсутствие потенциальной противоречивости при удалении данных «Универсальная таблица» Автор Название ISBN Инв. номер ФИО читателя Номер чит. билета Толстой Война и мир 1234 -56 19 Петров 3 Толстой Война и мир 1234 -56 22 Иванов 8 Бажов Сказки 4322 -22 6 Петров 3 Бажов Сказки 4322 -22 9 - -
Определения 5 НФ 4 НФ НФБК для 3 НФ 2 НФ 1 НФ Каждая форма – набор требований
Первая нормальная форма (1 НФ) Отношение находится в первой нормальной форме тогда и только тогда, когда оно не содержит повторяющихся полей и составных значений (на пересечении строк и столбцов ровно одно элементарное значение) Надо разделить составные значения и дополнить их дубликатами простых значений Отношение в 1 НФ ФИО Зач. кн Группа Дисц Оценка Иванов 2 ВТ 100 БД ОС ТАУ 4 5 4 Иванов 2 ВТ 100 БД 4 Иванов 2 ВТ 100 ОС 5 БД ОС 5 5 Иванов 2 ВТ 100 ТАУ 4 Петров 5 ВТ 100 БД 5 Петров 5 ВТ 100 ОС 5 Петров 5 ВТ 100
Вторая нормальная форма (2 НФ) Отношение находится во второй нормальной форме тогда, и только тогда, когда оно находится в первой нормальной форме и не содержит неполных функциональных зависимостей неключевых атрибутов от атрибутов первичного ключа. Отношение в 1 НФ Первичный ключ <Зач. кн, Дисц> ФИО Зач. кн Группа Дисц Оценка Иванов 2 ВТ 100 БД 4 Иванов 2 ВТ 100 ОС 5 Иванов 2 ВТ 100 ТАУ 4 Петров 5 ВТ 200 БД 5 Петров 5 ВТ 200 ОС 5 Результат декомпозиции (оба отношения в 2 НФ) ФИО Зач. кн Группа Зач. кн Дисц Оценка Иванов 2 ВТ 100 2 БД 4 Петров 5 ВТ 200 2 ОС 5 2 ТАУ 4 5 БД 5 5 ОС 5 §Полная функциональная зависимость: <Зач. кн, Дисц> Оценка §Неполные функциональные зависимости: Зач. кн ФИО Зач. кн Группа Качество: перевод в другую группу, изменение фамилии – без аномалий обновления; можно хранить информацию о студентах, еще не сдававших и тех, кто не должен сдавать экзамены
Третья нормальная форма (3 НФ) Отношение находится в третьей нормальной форме тогда, и только тогда, когда оно находится во второй нормальной форме и не содержит транзитивных зависимостей Выпускающая кафедра Специальность ФИО Зач. кн Группа Факультет Спец Кафедра Иванов ВТ 100 -3 ВТ 100 ФИТ ИВТ ВТ Петров РТ 100 -2 РТ 100 ФРЭМТ РТ РТи. РС Сидоров ВТ 200 -1 ВТ 200 ФИТ ИВТ Отношение в 2 НФ Первичный ключ: <Зач. кн> ВТ Зач. кн ФИО Зач. кн Группа Зач. кн Спец Зач. кн Кафедра Зач. кн Факультет Группа Спец Группа Кафедра Группа Факультет Спец Кафедра Факультет Транзитивные зависимости Зач. кн Группа Спец Зач. кн Группа Кафедра Зач. кн Группа Спец Кафедра Факультет и др.
Третья нормальная форма (3 НФ) Исходное отношение ФИО Зач. кн Группа Факультет Спец Кафедра Иванов ВТ 100 -3 ВТ 100 ФИТ ИВТ ВТ Петров РТ 100 -2 РТ 100 ФРЭМТ РТ РТи. РС Сидоров ВТ 200 -1 ВТ 200 ФИТ ИВТ ВТ Результат нормализации (все отношения в 3 НФ) ФИО Зач. кн Группа Спец Иванов ВТ 100 -3 ВТ 100 ИВТ Петров РТ 100 -2 РТ 100 РТ Сидоров ВТ 200 -1 ВТ 200 ИВТ Кафедра Факультет Спец Кафедра ВТ ФИТ ИВТ ВТ РТи. РС ФРЭМТ РТ РТи. РС В 3 НФ предполагается, что отношения содержат единственный потенциальный ключ. Если же потенциальных ключей больше, то требуется дополнительная нормализация - НФБК
Нормальная форма Бойса-Кодда для 3 НФ Отношение находится в нормальной форме Бойса-Кодда тогда, и только тогда, когда оно находится в третьей нормальной форме, и каждый детерминант отношения является потенциальным ключом отношения Электронный номер Зач. кн ID Дисц Оценка ВТ 100 -4 3 БД 5 ВТ 100 -4 3 ОС 4 ВТ 200 -3 5 БД 4 Потенциальные ключи: <Зач. кн, Дисц> <ID, Дисц> Функциональные зависимости (все функционально полные, нет транзитивных зависимостей): <Зач. кн, Дисц> Оценка <ID, Дисц> Оценка Зач. кн ID ID Зач. кн Результат декомпозиции ID Дисц Оценка 3 БД 5 3 ОС 4 5 БД 4 ID Зач. кн 3 ВТ 100 -4 5 ВТ 200 -3
Четвертая нормальная форма (4 НФ) Многозначная зависимость: одному значению атрибута A соответствует несколько значений атрибута B A B Две функциональные зависимости Чит. зал Группа Чит. зал Сотрудник Обе зависимости – нетривиальные, дублирование информации Чит. зал Группа Сотрудник Зал № 1 ВТ 100 Иванова Зал № 1 ВТ 200 Иванова Зал № 1 ВТ 100 Петрова Зал № 1 ВТ 200 Петрова Чит. зал Группа Сотрудник Зал № 1 ВТ 100 ВТ 200 Иванова Петрова Сидорова АТ 100 АТ 200 Иванова Кузнецова Зал № 2 АТ 100 Иванова … Зал № 2 АТ 200 Кузнецова Зал № 2 … … Приведение к 1 НФ … … … Многозначная зависимость A B отношения R называется тривиальной, если атрибут B является подмножеством атрибутов A или A B = R. В противном случае многозначная зависимость называется нетривиальной.
Четвертая нормальная форма (4 НФ) Отношение находится в четвертной нормальной форме тогда и только тогда, когда оно находится в нормальной форме Бойса-Кодда и не содержит нетривиальных зависимостей Чит. зал Группа Зал № 1 ВТ 100 ВТ 200 Зал № 1 ВТ 100 Петрова Зал № 1 ВТ 200 Петрова … … … ВТ 200 Зал № 2 Декомпозиция ВТ 100 Зал № 1 Иванова Группа Зал № 1 Иванова Зал № 1 Чит. зал Сотрудник АТ 100 Зал № 2 АТ 200 Чит. зал Сотрудник Зал № 2 АТ 100 Иванова Зал № 1 Иванова Зал № 2 АТ 200 Кузнецова Зал № 1 Петрова … Зал № 2 Иванова Зал № 2 Кузнецова … …
Пятая нормальная форма (5 НФ) Зависимость соединения – свойство декомпозиции, которое заключается в том, что при обратном естественном соединении появляются ложные кортежи. Пятая нормальная форма – отсутствие зависимости соединения
Скачать презентацию Базы данных Методы нормализации Определения Петров 5
6 Методы нормализации.ppt