Мир компьютеров

Рассмотрим основные: функциональные, транзитивные и многозначные. Понятие функциональной зависимости является базовым, т.к. на его основе строятся другие отношения. Атрибут В функционально зависит от атрибута А, если каждому значению атрибута А в точности соответствует значение атрибута В. Это означает, что во всех картежах с одинаковым значением атрибута А атрибут В будет иметь одно и тоже значение. А и В могут быть составными атрибутами. В отношении «Преподы» можно выделить функциональные зависимости между атрибутами:

ФИО -> Кафедра, ФИО -> Должность, Должность -> Оклад.

Наличие функциональной зависимости в отношении определяется природой вещей, информация о которых представлена картежами отношений. Ключ является составным и состоит из трех атрибутов: ФИО, предмет, группа. Функциональная зависимость определяет взаимнооднозначное соответствие между атрибутами А и В:   A <-> В. В функциональной зависимости поля «ФИО» от какого-то атрибута означает не только  тот факт, что значение атрибута Х однозначно определяет значение поля ФИО, но и то, что одному и тому же значению поля Х соответствует одно единственное значение ФИО. Продолжить чтение →

Основной задачей, которая решается при проектировании БД является задача нормализации её отношений. Рассматриваемый метод нормальных форм базируется на теории реляционных БД и ее фундаментальном понятии в зависимости между атрибутами отношений. Процесс нормализации основан на концепции нормальных форм.

 Общая идея нормализации сводится к тому, чтобы при проектировании БД использовались отношения в окончательной 5-й нормальной форме. Конечная цель – 5-я НФ. Однако на I этапе мы должны достичь хотя бы 1-й НФ.

Процесс проектирования БД с использованием метода нормальных форм является итерационным и заключается в последовательном переводе отношений из первой нормальной формы в формы более высокого порядка по определенным правилам. Каждая следующая нормальная форма ограничивает определенный тип зависимостей и устраняет соответствующие аномалии при выполнении операций над отношениями БД и сохраняет свойства предыдущих нормальных форм.

Первая Нормальная Форма (НФ) характеризуется тем, что все атрибуты отношения являются простыми, т.е. имеют единственное значение. Перевод из одной формы в другую осуществляется методом, который носит название «декомпозиции без потерь». Смысл этой декомпозиции сводится к тому, что запросы (выборка данных по какому-либо условию) к исходному отношению и к отношению, полученному в результате декомпозиции дают одинаковые результаты. Основной операцией этого метода является операция проекции.

Есть отношение R(A,B,C,D). Устранение функциональной зависимости между C и D (С->D) позволит перевести это отношение в следующую НФ. Для этих целей проводим декомпозицию R на два отношения – R₁(A,B,C) и отношения R₂(C,D). R₂ является проекцией отношения R на атрибуты С и D. Отношение «Преподаватели» имеет составной ключ (ФИО->Предмет->Группа). Это отношение находится в 1-й НФ, так как все его атрибуты простые. В этом отношении можно выделить частичную зависимость следующих атрибутов: стаж, д.стаж, кафедра, должность, оклад от ключа. Указанные атрибуты находятся в функциональной зависимости от атрибута «ФИО», который является частью составного ключа. Эта частичная зависимость от ключа приводит к следующему:

1. Повторяются сведения о стаже, должности, окладе препода, проводящего занятия в нескольких группах и (или) по нескольким предметам.
2.  Повторяются сведения об окладах одной и той же должности.

Избежать такого дублирования можно, если перейти во 2-ю НФ.

Вторая Нормальная Форма.

Отношение находится во 2-й НФ, если это отношение находится в 1-й НФ и каждый не ключевой атрибут функционально полно зависит от первичного ключа. Для устранения частичной зависимости и перевода отношения во 2-ю НФ необходимо использовать операцию проекции и провести декомпозицию отношений по следующему алгоритму:

1. Построить проекцию без атрибутов, которые находятся в частичной функциональной зависимости от первичного ключа.
2. Построить проекцию на части составного первичного ключа и атрибуты, которые зависят от этих частей.

Третья Нормальная Форма. Отношение находится в 3-й НФ, если оно находится во второй НФ и каждый не ключевой атрибут не транзитивно зависит от первичного ключа. Отношение находится в 3-й НФ в том и только в том случае, если все не ключевые атрибуты отношения не зависят друг от друга, но полностью зависят от первичного ключа.  Транзитивные зависимости порождают избыточное дублирование информации в отношении. Для их устранения используют следующие операции (проекции на атрибуты), которые являются причиной транзитивной зависимости.

Четвёртая Нормальная Форма.

Рассмотрим 4-ю НФ на примере. Имеется отношение «Проекты»: Первичным ключом отношения является вся совокупность атрибутов.

Теорема Фейджина. Отношение R(A,B,C) можно спроецировать без потерь в отношение R₁(A,B) и R₂(A,С) только в том случае, если существует следующая зависимость: A=>B|C. Под проецированием без потерь тут понимается такая декомпозиция отношения, при которой исходное отношение полностью и без избыточности восстанавливается путём естественного соединения полученных отношений.

Результатом операции соединения отношений R₁ и R₂ является отношение с атрибутами A,B и C, которое носит название «тернарное отношение». Отношение R находится в 4-й НФ в том и только в том случае, когда существует многозначная зависимость между А и В и все остальные атрибуты R функционально зависят от А. Отношение R находится в 5-й нормальной форме в том и только в том случае, когда любая зависимость соединение в R следует из некоторого возможного ключа R.