Теория и практика построения баз данных (1088289), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Каждое нормализованное отношение имеет одну-единственчую тему. Любое отношение, содержап(ее две или более темы, следует разбить на два или более отношения, каждое из которых будет содержать одну тему. Этот процесс составляет суть нормализации. Когда мы обнаруживаем отношение с аномалиями модификации, мы устраняем эти аномалии, разбивая отношение на два или более новых отношения, каждое из которых содержит факты, относящиеся к одной теме. Однако не стоит забывать, что всякий раз, когда мы разбиваем отношение, мы, возможно, порождаем ограничение ссылачной целостности. Поэтому следует обязательно проверять наличие таких ограничений каждый раз при разбиении отношения на два или более новых.
В оставшейся части этой главы вам предстоит узнать несколько правил, относящихся к нормализации. Все этн правила представляют собой частные случаи только что описанного процесса. Классы отношений Отношения можно классифицировать по типам аномалий модификации, которым они подвержены. В 1970-х годах теоретики реляционных баз данных постепенно сокращали количество этих типов. Кто-то находил аномалию, классифицировал ее и думал, как предотвратить ее возникновение. Каждый раз, когда это происходило, критерии построения отношений совершенствовались. Эти классы отношений и способы предотвращения аномалий называются нормильтгыии формами (паина! (огшз), В зависимости от своей структуры, отношение может быть в первой, во второй или в какой-либо другой нормальной форме. В своей работе, последовавшей за эпохальной статьей 1970 г., Кодд и другие определили первую, вторую и третью нормальные формы (1НФ, 2НФ и ЗНФ) Позднее была введена нормальная форма Бойса-Кодда (НФБК), а затем были определены четвертая и пятая нормальные формы.
Как показывает рис. 5.6, эти нормальные формы являются вложенными. То есть отношение во второй нормальной форме является также отношением в первой нормальной форме, а отношение в 5НФ (пятая нормальная форма) находится одновременно в 4НФ, НФБК, ЗНФ, 2НФ и 1НФ. Первая нормальная форма ()НФ) Вторая нормальная форма («НФ) Третья нормальная форма (ЗНФ) Нормальная форма Бойса-Ковда (НФБК) Четвертая нормальная форма (4НФ) Пятая нормальная форма (ЗНФ) 'Домениа-ключеввя нормальная форма (ДКНФ) Рис.
Б.е. взаимосвязь нормальных Форм Эти нормальные формы помогали, но у них было и серьезное ограничение. Не было теории, гарантирующей, что какая-либо из этих форм устранит все аномалии: каждая форма могла устранить только определенные их вилы. Эта ситуация разрецшлась в 1981 г., когда Р. Фагин (К. Еа8(п) ввел новую нормальную форму, которую он назвал доменно-ключевой нормальной формой, или ДКНФ (Поша1пУ)теу поппа! (агш, ОКУНЕ), В своей важной статье Фагин показал, что отношение в ДКНФ свободно от всех аномалий модификации, независимо от их типа'.
Он также показал, что лгобое отношение, свободное от аномалий модификации, должно находиться в ДКНФ. До введения ДКНФ теоретикам реляционных баз данных приходилось продолжать поиск все новых и новых аномалий и нормальных форм. Доказательство Фагина упростило ситуацию. Если мы можем привести отношение к ДКНФ, ц. Гад|я, «А Холла! Ропп (ог це!»непа! йзтаьзяи Т!1»т!з Вю«4 Ол )Эона(лз алз Кеук», ЛСМ ттнюыют пп Юагаб«те 5Г»тлзл«, с«ноябрь 198 ц с. 387 — 415. 176 Глава 5. Реляционная модель и нормализация Нормальные формы от первой до пятой 177 мы можем быть уверены, что в нем не будет аномалий модификации.
Вся загвозд- ка в том, нак принести отношение к ДКНФ. Нормальные формы от первой до пятой О любой таблице данных, удовлетворяющей определению отношения, говорят, что она находится в первой нормальной форме (6гз( поппа! (опп, 1)х(Р). Вспомните, что для того, чтобы таблица была отношением, должно выполняться следующее: ячейки таблицы должны содержать одиночные значения и в качестве значений не допускаются ни повторяющиеся группы, ни массивы.
Все записи в одном столбце (атрибуте) должны иметь олин и тот же тип. Каждый столбец должен иметь уникальное имя, но порядок следования столбцов в таблипе несуществен. Наконец, в таблице не может быть двух одинаковых строк, и порядок следования строк несуществен. Отношение на рис. 54 находится в первой нормальной форме. Как мы виделн, однако, отношения в первой нормальной форме могут иметь аномалии модификации. Чтобы устранить эти аномалия, мы разбиваем отношение на два или более новых отношения. Когда мы делаем это, новые отношения оказываются в некоторой другой нормальной форме, а в какой именно, зависит от того, какие аномалии мы устранили, а также от того, каким аномалиям подвержены получившиеся отношения. Вторая нормальная форма (2НФ) Чтобы понять, что такое вторая нориальн и форма, рассмотрим отношение СЕКЦИИ на рис. 5.4.
Это отношение имеет аномалии модификации, подобные тем, которые мы рассматривали ранее. Если мы удалим строку с данными о студенте с номером 175, мы потеряем тот факт, что абонемент в секцию сквоша стоит $50. Кроме того, мы не можем внести информацию о секции, пока в эту секцию не запишется хотя бы один студент. Таким образом, это отношение подвержено как аномалии удаления, так и аномалии вставки. Проблема с этим отношением состоит в том, что оно содержит зависимость, затрагивающую только часть ключа. Ключом является комбинация (НомерСтудентэ, Секция), ио отношение содержит зависимость Секция» Плата.
Детерминант этой зависимости (Секция) представляет собой лишь часть ключа (НомерСтудента, Секция). В этом случае мы можем сказать, что атрибут Плата частично зависит от ключа таблицы. Аномалий модификации не было бы, если бы Плата зависела от всего ключа. с!Тобы устранить эти аномалии, мы должны разделить отношение на два отношения. Данный пример приводит нас к определению второй иорнальиой формы (весов() погпта) Еогш, 2)х)Е); отношение находится во второй нормальной форме, если всв вго нвхяючввыв атрибуты эивисят от всего ключа. В соответствии с этим определением, если отношение имеет в качестве ключа одиночный атрибут, то оно автоматически находится во второй нормальной форме.
Поскольку ключ является одиночным атрибутом, то по умолчанию каждый неключевой атрибут за- висит от всего ключа, и частичных зависимостей быть не может. Таким образом, вторая нормальная форма представляет интерес только для тех отношений, которые имеют композитные ключи. Отношение СЕКЦИИ может быть разбито на два отношеньи во второй нормальной форме. Это те самые отношения, которые изображены на рпс. 5.5, а именно СТУДЕНТ-СЕКЦИЯ и СЕКЦИЯ-ПЛАТА. Мы знаем, что новые отношения находятся во второй нормальной форме, поскольку оба они имеют в качестве ключей одиночные атрибуты. Третья нормальная форма (ЗНФ) ПРОЖИВАНИЕ (НомерСтудента, Общежнтне, Плата) Ключ: НомерСтудента Функциональные зависимости. Общежитие -+ Плата НомерСтудента -+ Общежитие -+ Плата НомерСтудента Общежитие Плата а ОБЩЕЖИТИЕ-ПЛАТА (Общежитие, Плата) Ключ: Общежитие Общежитие Плата СТУДЕНТ-ПРОЖИВАНИЕ (НомерСтудента, Общежитие) Ключ.
НомерСтудента НомерСтудента Общежнтне Рнс. Б.Т. Устранение транзнтнвной зависимости: а — отношение с транзнтнвной зависимостью; б — два отношения, не имеющих транзнтнвньж зависимостей Отношения во второй нормальной форме также могут иметь аномалии. Рассмотрим отношение ПРОЖИВАНИЕ на рис.5.7, а. Ключом здесь является НонерСтудента, и имеются функциональные зависимости НомерСтудента» Общежитие и Общежитие» Плата, Этп зависимости возникают потому, что каждый студент живет только в одном общежитии, и каждое общежитие взимает со всех проживающих в нем студентов одинаковую плату.
Например, каждый живущий в общежитии Рэндольф-Холл платит $3200 за квартал. 176 Глава 5. Реляционная модепь и нормализация Нормальные формы от первой до пятой, 179 Поскольку НомерСтудента определяет атрибут Общежитие, а Общежитие определяет атрибут Плата, то косвенным образом НомерСтудента ы Плата. Такая структура функциональных зависимостей называется транлгтиеной зависимостью (ггапз(г(уе дерепдепсе), поскольку атрибут НомерСтудеита определяет атрибут Плата через атрибут Общежитие.
Клк>чом отношения ПРОЖИВАНИЕ является НомерСтудента, который является одиночным атрибутом, и, следовательно, отношение находится во второй нормальной форме (и Общежитие, и Плата определяются атрибутом НомерСтудеига). Несмотря на это, отношение ПРОЖИВАНИЕ имеет аномалии, обусловленные транзитивной зависимостыа.
Что произойдет, если мы удалим вторую строку отношения на рпс. 5.7, а? Мы потеряем не талька тот факт, что студент )чл 150 живет в Ингерсолл-Холле, но и тот факт, что проживание в этом общежитии стоит 33100. Это аномалия удаления. А как мы можем записать тот факт, что плата за проживание в Кэрригг-Холле составляет $3500? Никак, пока туда не репп1т вселиться хотя бы один студент. Это аномалия вставки. Чтобы удалить аномалии из отношения во второй нормальной форме, необходимо устранить транзитивную зависимость, что приводит нас к определеникз третьей нормальной формы (т1з(гд поппа)1 (агш, 3)чР): отношение находится е третьей норлсальной форме, если оно находится ео второй норлзальной форме и не имеет транзитиеных зависимостей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
