Нормализация отношений. Понятие 1,2,3 нормальных форм (НФ)

ER-метод

Нелишне упомянуть еще один метод проектирования, называемый ER-методом. ER-метод многим может показаться ближе для восприятия и использования на начальных этапах проектирования, поскольку использует наглядное графическое представление структуры информации о предметной области. К тому же он широко используется в средствах программного моделирования информационных систем.

ER-метод использует схемы "сущность-связь" (entity-relationship, ER), из которых получают итоговые таблицы в требуемых нормальных формах. Сущности, есть объекты, о которых следует хранить информацию. В предыдущем примере сущностями являются объекты Преподаватель и Предмет. Они связаны связью Читает, т.е. можно составить предложение Преподаватель Читает Предмет.

Сущности и связи изображают графически с помощью ER-диаграмм

		m
	Преподаватель

Читает

и диаграмм ER-экземпляров:

Преподаватель Читает Предмет

	Пред1   Пред2   Пред3

Как видно, ER-диаграмма соответствует полученной в предыдущем примере схеме данных. Связь Читает обеспечивает между сущностями отношение многие-ко-многим, т.е. преподаватель может читать несколько предметов, а предмет может читаться несколькими преподавателями. На основе ER-диаграмм получают нормализованные таблицы (как, здесь не рассматривается): каждая сущность и каждая связь выделяется в отдельную таблицу. Таблица, отражающая сущность, хранит экземпляры сущности, т.е. записи. Свойства сущности, называемые атрибутами, хранятся в полях (столбцах) сущность-таблицы. Таблица, отражающая связь, хранит связи между конкретными экземплярами сущностей.

В заключении в обобщенном виде изобразим последовательность этапов реализации в Access приложения с базой данных:

Нормализация отношений. Понятие 1,2,3 нормальных форм (НФ)

Краткие теоретические сведения

Одна из важнейших проблем проектирования схемы баз данных заключается в выделении типов записей, определении состава их атрибутов. Группировка атрибутов должна быть рациональной, то есть минимизирующей дублирование данных и упрощающей процедуры их обработки и обновления.

Коддом был разработан в рамках РМД аппарат, называемый нормализацией отношений. Хотя идеи нормализации сформулированы в терминологии РМД, они в равной степени применимы и для других моделей данных.

Кодд выделил три нормальных формы отношений. Им предложен алгоритм, позволяющий любое отношение преобразовать в третью нормальную форму. В процессе таких преобразований могут выделяться новые отношения.

Первая нормальная форма (1НФ). Введем понятие простого и сложного атрибута. Простым назовем атрибут, если значения его атомарны, то есть неделимы. Сложный атрибут может представлять собой сцепление нескольких значений одного или нескольких доменов.

Определение. Отношение называется нормализованным или приведенным к первой нормальной форме, если все его атрибуты простые.

Ненормализованное отношение не сложно привести к 1НФ, но такое преобразование, как правило, приводит к увеличению мощности отношения и изменению ключа.

Вторая нормальная форма (2НФ). Для приведения отношения ко второй нормальной форме, необходимо определить в какой зависимости находятся атрибуты данного отношения. Введем понятия функциональной и полной функциональной зависимости.

Функциональная зависимость. Пусть X и Y – два атрибута некоторого отношения. Говорят, что Y функционально зависит от X, если каждому значению атрибута X соответствует не более, чем одно значение атрибута Y. Функциональную зависимость изображают следующим образом: X Y.

Нетрудно убедиться, что в нормализованном отношении все не ключевые атрибуты функционально зависят от ключа отношения.

Полная функциональная зависимость. Говорят, что атрибут функционально полно зависит от составного ключа, если он функционально зависит от составного ключа, но не находится в функциональной зависимости от какой-либо его части.

Определение. Отношение находится во второй нормальной форме, если оно находится в первой нормальной форме и каждый не ключевой атрибут функционально полно зависит от ключа.

Чтобы отношение привести к 2НФ, необходимо:

а) построить его проекцию, исключив атрибуты, которые не находятся в полной функциональной зависимости от составного ключа;

б) построить дополнительно одну или несколько проекций отношений на части составного ключа, таким образом, что атрибуты каждой из проекций были бы функционально зависящими от каждой части составного ключа.

Приведение таблиц ко 2НФ требует соответствия следующим правилам:

1. Каждая таблица содержит данные об одном предмете (объекте);

2. Каждая таблица должна содержать поле первичного ключа, который является уникальным идентификатором для каждой записи (строки);

3. Остальные (неключевые) поля должны относиться к первичному ключу, т.е. зависеть от него.

Третья нормальная форма (3НФ).Для построения третьей нормальной формы необходимо ввести следующее понятие транзитивной зависимости.

Пусть X, Y, Z – три атрибута некоторого отношения. При этом X Y и Y Z, но обратное соответствие отсутствует. Тогда говорят, что Z транзитивно зависит от X.

Определение. Отношение находится в третьей нормальной форме, если оно находится во второй нормальной форме, и каждый неключевой атрибут не транзитивно зависит от ключа.

Для преобразования отношения в третью нормальную форму необходимо выявить транзитивные цепочки атрибутов отношения и построить несколько проекций данного отношения, разорвав транзитивную связь.

Правило для 3НФ звучит так: все неключевые поля должны быть взаимонезависимыми, т.е. изменение неключевого поля не должно влечь за собой изменения другого неключевого поля.

В процессе нормализации отношений количество отношений увеличивается. Однако всегда сохраняется возможность получить исходные отношения посредством выполнения операций соединения.

Задание для выполнения работы:

По сведениям, приведенным в таблице разработать базу данных, основываясь на реляционной модели данных. Для этого:

1. Заполнить таблицу данными (не менее 5-ти записей) (В тетради).

2. Определить ключевой элемент данных.

3. Нормализовать отношение.

4. Создать базу данных с полученными таблицами, заполнить их.

5. Построить схему данных.

Библиотека

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: